数字闭环干涉式光纤陀螺的控制器设计与仿真

光纤陀螺与传统的机械陀螺相比,具有动态范围大、成本低、体积小、可靠性高等优点.数字闭环干涉式光纤陀螺(IFOG)的动态性能受控制系统设计的影响.现根据光纤陀螺数字闭环检测过程,建立了控制系统的数学模型,设计了模糊自适应PID控制器.仿真结果显示,设计的控制器能够有效地增强系统的鲁棒性,缩短调节时间,改善系统的动态性能.     

谐振式光纤陀螺全数字闭环方案的算法研究

谐振式光纤陀螺是一种基于光纤环形谐振腔Sagnac效应的新型惯性传感仪器.与现有的其他类型陀螺相比,具有很多性能上的优势.在此提出了一种基于DSP技术的全数字闭环方案,并为这种方案建立了数学模型.借助用z变换表示各个环节的离散传递函数,设计并优化了跟踪谐振频率的算法,并将此算法在DSP中实现.     

基于RBF神经网络的数字闭环光纤陀螺温度误差补偿

为了消除数字闭环光纤陀螺温度误差,设计了基于径向基函数（RBF）神经网络的温度误差补偿方案,对该方案所采用的标度因数误差模型和偏置误差模型进行了研究。首先,根据光纤陀螺的温度误差分布情况设计了标度因数误差和偏置误差联合补偿的方案。接着,将基于多尺度分析的噪声和趋势项分离算法应用于建模数据预处理,以提高建模数据准确性。然后,建立了RBF神经网络模型,并改进模型的学习方法以防止网络的过拟合。最后,讨论了模型输入向量对神经网络规模的影响。温度补偿的结果表明：标度因数误差模型的残差均方（RMS）达到0.73 ,偏置误差模型的RMS达到0.051 。该建模方法可以满足中、高精度光纤陀螺实时温度补偿的要求。     

光纤陀螺的初步探讨

随着科学技术的不断进步,加工工艺的不断更新,陀螺也从机械式陀螺向激光陀螺,光纤陀螺等更先进的技术方向发展.介绍光纤陀螺的基本工作原理,并以集成光学型光纤陀螺的闭环检测为例,在理论上对光纤陀螺的检测进行初步的讨论.对光纤陀螺某些关键技术及其今后的发展趋势做了阐述.     

利用信号相关性抑制光纤陀螺强度噪声

提出了一种利用陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号相关性估计光源强度噪声抑制效果的方法,并在现场可编程门阵列(FPGA)中进行了实时估计。根据估计结果,判决是否进行强度噪声相减,以提高光纤陀螺强度噪声抑制方法的可靠性。理论分析表明,强度噪声抑制效果与信号相关性直接相关。利用该方法,对某高精度干涉型光纤陀螺进行了实验。结果表明,当陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号互相关系数为0.91时,干涉信号噪声方差降低至17.16%,然而,当上述互相关系数为0.28时,噪声相减法反而使干涉信号噪声方差增大至143.18%,由此验证了理论分析结果。利用该方法可以在线检测陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号的相关性,进而避免噪声相减法中当陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号相关性较差时,光纤陀螺噪声不降反升的情况,提高了强度噪声相减法的可靠性。     

光纤陀螺用SLD光源全数字控制系统

超辐射发光二极管(SLD)是干涉式光纤陀螺的理想光源,介绍了全数字SLD光源控制系统的硬件构成、控制软件流程及PID算法。测试结果表明,在-20～50℃温度范围内,光功率波动小于0.3%,平均波长的温度漂移为3×10-6/K,此数控方法在光纤陀螺高精度、工程化研究中有良好的应用前景,对其他半导体激光光源的高精度控制具有通用性。     

闭环光纤陀螺中铌酸锂相位调制器的背向反射及其影响

铌酸锂相应调制器是锯齿波调制闭环光纤陀螺的关键器件。本文就铌酸锂相位调制器及其驱动电路不理想而产生的边带进行理论分析和仿真研究。重点讨论铌酸锂器件波导端面的匪涅耳反射对边带影响的特点，提出了抑制边带应采取的技术措施。这为闭环光纤陀螺的输出频差补偿和标度因数线性度的改善提供了理论依据。     

光纤陀螺的时变梯度场效应

给出了时变梯度场对光纤陀螺输出的影响,并给出了实验结果。     

光纤陀螺的时变梯度场效应

光纤陀螺是一种高稳定性的绝对角度传感器,去偏陀螺的光纤传感环是由200～1000m 普通单模光纤(SMF)绕在直径为3～10cm 圆柱支架筒上。时变温度梯度场和时变应变对光纤的位相\"调制\"作用会引入非互易相位误差。本文给出了时变梯度场对光纤陀螺输出的影响,并给出了实验结果和光纤陀螺传感环的制作方法。     

提高光纤传感测量精度的方法研究

采用激光干涉原理实现了微位移光纤传感测量.通过对光学系统和光电检测系统的研究,总结出提高光纤传感测量精度的方法,文中对微弱光信号的相位调制,数字解理过程,给出了低噪声设计的理论依据,电路参数的选取原则和预放级设计的一般方法.系统微位移测试精度约0.05nm.     

开环光纤陀螺随机噪声特性研究

采用A llan方差法对光纤陀螺输出的随机噪声特性进行分析,建立噪声模型以便于在应用过程中更好地降低输出噪声。搭建陀螺数据采集的硬件平台,对光纤陀螺进行长时间测试,陀螺的输出数据进行去野值处理后应用A llan方差方法辨识其中包含的噪声,并对各种噪声的统计特性进行估计。进行重复性试验,综合多次试验的结果得出光纤陀螺的噪声模型——主要包括量化噪声和角度随机游走。     

由AT89C52实现的贮液容器温度测控系统

介绍一种以AT89C52单片机为核心、配以温度变送器、A／D转换器、D／A转换器、调节阀等实现的贮液容器温度控制系统。该系统可以实现对贮液容器温度的前馈一反馈控制，温度超限报警等。     

基于89C52单片机的微电压信号源设计

介绍一种采用单片机控制的数字式微电压信号源的设计原理，提出了用精密分压和反馈补偿方法产生高精度、高分辨率直流电压信号的方法，并给出了主要的电路图。     

光纤陀螺用SLD光源的控制方法研究

光源控制技术是光纤陀螺技术研究领域的关键技术之一.为进一步提高光源的控制精度,从SLD光源驱动原理出发,提出光源模拟控制与数字控制方案,分析了电路原理,结合实际研究情况,从恒流精度、温控精度及光功率等关键技术指标出发,对两种方案进行比较并给出结论.     

Σ-ΔA/D转换器原理及其在DCS中的应用

ＡＤＳ１２１３ 是基于Σ—Δ转换技术的新一代模数转换芯片,性能优越性,价格低廉。本文详细介绍了ＡＤＳ１２１３的基本原理、功能及应用。     

模数转换器在便携式数据采集仪中的应用

介绍模数转换器ＴＣＬ２５４３及其在便携式数据采集仪中的应用。     

扭转抑制光纤陀螺法拉第效应的理论研究

光纤陀螺法拉第磁光效应作为非互易性误差源,是影响光纤陀螺性能,尤其是影响光纤陀螺精度的主要原因之一。介绍了光纤陀螺的磁敏感机理,分析了光纤陀螺径向和轴向磁敏感性误差的主要来源。提出了通过在光纤陀螺原有光纤环上熔接反向扭转光纤的方法,引入比较高的圆双折射,对原有光纤环的非互易相位差进行补偿,达到抑制光纤陀螺磁敏感性误差的目的,探讨了该方法的可行性,并对补偿特征进行了仿真分析。     

基于单片机的高精度数控电流源的设计

整个电源系统由STC89C51核心控制器、恒流源、D/A转换电路、A/D转换（数据采集）电路、键盘、显示器、主电源及辅助电源等7大模块组成。用键盘接收用户输入的控制信息,经单片机分析用户命令,再发出各种控制信息,完成各种控制功能。为了实时测量负载输出电流变化的情况,采用A/D转换数据采集模块,由单片机接收采集到的数据并进行处理后输出到LED数码管,完成负载输出电流的显示。     

光纤陀螺用SLD光源的光功率稳定性研究

SLD光源的稳定性对光纤陀螺的性能有及其重要的影响。为提高光纤陀螺的精度 ,设计了 SLD光源的数字化控制系统 ,采用“恒流 +温控”的方案 ,并引入了数字 PID控制算法 ,大大提高了光源出纤光功率的稳定性。用实验证明了数字方法的控制效果远远好于目前广泛应用的模拟控制方法     

Design of product polar quantizers for A/D conversion of measurement signals with Gaussian distribution

In this paper, a design of product polar quantizers for A/D (analog-to-digital) conversion of measurement signals and an analysis of their performances in the wide range of variances are considered, in a general manner, i.e. for any compression function. Special attention is devoted to the design of robust product polar quantizers, applying the developed theory on μ-law logarithmic compression function, which is very important since a lot of measurement signals are nonstationary. The proposed quantizers achieve much better performances than scalar quantizers (they have higher the maximal SQNR (signal-to-quantization noise ratio) for about 2.5 dB and they are more robust), without increasing of complexity. Theory is proved by simulation. These quantizers can be applied for many different types of measurement signals and can be used in many measurement systems (telemetry, telemedicine, wireless sensor networks, etc.).