光纖陀螺的信號處理與閉環(huán)檢測技術(shù)研究.pdf

1、陀螺儀用來檢測運動物體相對慣性空間的角速率，在慣性傳感領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。陀螺儀的檢測精度可以直觀地反映出一個國家的軍事水平，因此有著極高的研究價值。干涉式光纖陀螺通過測量載體運動所引起的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、體積小、成本低的優(yōu)勢。本文針對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的穩(wěn)定性，本文設(shè)計

2、了一種基于“恒流+溫控”方案的驅(qū)動電路，該方案通過對驅(qū)動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穩(wěn)定。對比論述了光纖陀螺對信號的兩種檢測原理，閉環(huán)信號檢測相對于開環(huán)信號檢測的測量范圍更廣，檢測精度更高，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也更為簡易，符合當(dāng)前社會對光纖陀螺高精度和小型化的需求。設(shè)計了基于FPGA為信號核心處理單元的閉環(huán)檢測電路，主要包括有信號檢測模擬電路、數(shù)字閉環(huán)檢測電路和反饋驅(qū)動電路三大模塊。信號檢測模擬電路實現(xiàn)對攜

3、帶相位信息的光信號的光電轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;數(shù)字閉環(huán)檢測電路的作用是對數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)、反饋信號的生成和角速率信息的輸出;反饋驅(qū)動電路將階梯波信號和偏置調(diào)制信號轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔糜谙辔徽{(diào)制器的電壓模擬信號。系統(tǒng)通過UART實現(xiàn)FPGA與上位機(jī)的通信。光源驅(qū)動電路和閉環(huán)數(shù)字檢測電路設(shè)計完成之后均做了性能測試。
　　測試結(jié)果表明:光源驅(qū)動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以內(nèi);在-40