光纖陀螺的信號(hào)處理與閉環(huán)檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、陀螺儀用來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)慣性空間的角速率，在慣性傳感領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。陀螺儀的檢測(cè)精度可以直觀地反映出一個(gè)國(guó)家的軍事水平，因此有著極高的研究?jī)r(jià)值。干涉式光纖陀螺通過(guò)測(cè)量載體運(yùn)動(dòng)所引起的Sagnac效應(yīng)獲得其輸入角速率，相比機(jī)電式陀螺或激光陀螺等其他光電式陀螺具有精度高、使用壽命長(zhǎng)、體積小、成本低的優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)干涉式光纖陀螺的光源穩(wěn)定控制技術(shù)和數(shù)字閉環(huán)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　為提高干涉式光纖陀螺中光源輸出信號(hào)的穩(wěn)定性，本文設(shè)計(jì)

2、了一種基于“恒流+溫控”方案的驅(qū)動(dòng)電路，該方案通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)電流和光源管芯溫度的有效控制，從而間接地保證了光源的輸出光功率和波長(zhǎng)穩(wěn)定。對(duì)比論述了光纖陀螺對(duì)信號(hào)的兩種檢測(cè)原理，閉環(huán)信號(hào)檢測(cè)相對(duì)于開(kāi)環(huán)信號(hào)檢測(cè)的測(cè)量范圍更廣，檢測(cè)精度更高，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也更為簡(jiǎn)易，符合當(dāng)前社會(huì)對(duì)光纖陀螺高精度和小型化的需求。設(shè)計(jì)了基于FPGA為信號(hào)核心處理單元的閉環(huán)檢測(cè)電路，主要包括有信號(hào)檢測(cè)模擬電路、數(shù)字閉環(huán)檢測(cè)電路和反饋驅(qū)動(dòng)電路三大模塊。信號(hào)檢測(cè)模擬電路實(shí)現(xiàn)對(duì)攜

3、帶相位信息的光信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào);數(shù)字閉環(huán)檢測(cè)電路的作用是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、反饋信號(hào)的生成和角速率信息的輸出;反饋驅(qū)動(dòng)電路將階梯波信號(hào)和偏置調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔糜谙辔徽{(diào)制器的電壓模擬信號(hào)。系統(tǒng)通過(guò)UART實(shí)現(xiàn)FPGA與上位機(jī)的通信。光源驅(qū)動(dòng)電路和閉環(huán)數(shù)字檢測(cè)電路設(shè)計(jì)完成之后均做了性能測(cè)試。
　　測(cè)試結(jié)果表明:光源驅(qū)動(dòng)電路有效地改善了光源的電流漂移和溫度漂移，最大電流偏差在0.5mA以?xún)?nèi);在-40