方波调制误差对光纤陀螺的影响分析与实验

根据数字闭环光纤陀螺的方波调制、解调原理,指出调制方波的频率、相位和占空比不理想是造成方波调制误差的原因。讨论了周期脉冲干扰的频率和相位特征,利用周期脉冲干扰的傅里叶级数推导出了方波调制误差的数学模型。建立了带有方波调制误差的闭环光纤陀螺简化模型,推导出了方波调制误差和陀螺输出偏置误差的关系。通过仿真和测试分析了调制方波的周期、相位、占空比、光纤环的群延时以及放大电路的增益带宽对陀螺输出偏置的影响。最后,给出了一种利用周期脉冲干扰波形检测方波调制误差的简易方法。     

光纤陀螺抑制过调制串扰的多态方波调制方法

光纤陀螺方波调制信号引起的调制串扰会导致陀螺输出信号的不稳定,恶化阈值、标度非线性等指标。过调制技术是采用增大调制相位来抑制噪声的一种方法,根据过调制串扰的相关解调原理和模型,推导出含过调制串扰的陀螺输出表达式,指出过调制相位是影响串扰量的重要因素。针对增大过调制相位引起串扰量增加的问题,提出一种抑制过调制串扰的多态方波调制方法,利用响应余弦函数的周期性和调制波形的重复性,产生统计上相关性很小的调制信号和解调信号,在一定的延迟时间下,调制信号及串扰信号与解调信号的相关结果为0,在相关解调过程中减小串扰量。仿真和实验结果表明,该调制方法对串扰信号的抑制作用相比方波过调制提高一个数量级,陀螺的零偏稳定性和阈值指标相比方波过调制改善约40%。     

基于对称方波调制的光纤陀螺本征频率自动测试方法

从光纤陀螺的调制原理出发,采用频率为光纤环本征频率的1/2的对称方波对Y波导进行调制,分析光纤陀螺的输出信号,得到输出的方波信号的占空比与调制频率的对应关系,通过数据采集卡将占空比转化为方波上下峰值点数差的问题,并以此点数差作为反馈量调节对Y波导的调制频率实现对本征频率的自动锁定。该方法已在工程实践中得到应用,试验结果表明该测试方法可在几秒中之内完成而且测试精度可达0.01kHz。与已有的测量方法相比,基于对称方波调制的测试方法具有更高的精度、高速、数字化和易于实现自动测量。     

光纤陀螺方波调制误差的分析与抑制

基于光纤陀螺的调制-解调原理,讨论了调制方波的频率、相位、占空比和光纤环特征频率对方波调制误差的影响,推导出方波调制误差的数学模型.测量光纤环特征频率、调制方波频率、相位及其温度系数,分析了温度变化对方波调制误差的影响.提出了数字时域梳状滤波的解调方法,推导出消除方波调制误差的条件表达式.实验结果显示,数字时域梳状滤波可以使方波调制误差引起的偏置漂移减小到0.3°/h以下.     

光纤陀螺用光源光谱的不对称性分析

该文对EDFS以及超发光二极管(SLD)光源光谱的相干性和不对称性进行了分析,同时分析这种光谱不对称性造成的"四态方波调制"信号误差,提出了在"四态方波调制"闭环光纤陀螺中消除这种误差的方法,从而提高陀螺标度因数的精度和稳定性.     

全光纤电流互感器的新型调制解调方案研究

介绍了一种采用新型调制解调方案的全光纤电流互感器。该方案采用归零方波调制相位调制器,以正弦波信号作为本振信号实现模拟相干解调,对采样信号做数字信号处理(有限脉冲响应滤波、滑动平均滤波)完成阶梯波反馈补偿并实现电流闭环检测。对实验结果的分析表明,该方案能实现大电流闭环检测,在室温条件下、额定电流1000 A时达到IEC 60044-8:2002标准0.2级,具有实际应用价值。     

一种光纤陀螺干涉仪光纤长度误差量测量方法

为提高光纤陀螺干涉仪保偏光纤长度误差量的测量精度,提出了一种基于四态方波调制的新的解决方法,将对光纤陀螺Sagnac干涉仪光纤长度误差量的测量转化为对探测器响应信号中尖峰脉冲的测量,并利用调制频率倍频技术实现了对尖峰脉冲的精细化测量。依据该方法设计制作了一套可检测光纤长度误差量的系统,达到了0.2 m的测量精度(2 000 m光纤)。实验结果表明,与普通保偏光纤测量方法相比,该方法测量精度高、速度快,为光纤陀螺的工程化装配提供了保障。     

闭环方波调制谐振型光纤陀螺标度因子非线性分析

对采用方波频率调制的谐振型光纤陀螺(R-FOG)的闭环控制方案进行了分析.当光波频率偏离谐振中心频率时,R-FOG反射光强将出现方波强度调制信号,利用此误差信号可以实现R-FOG的闭环控制,将CW和CCW两束光的光波频率分别锁定为其谐振频率.两束光的闭环频率锁定分别通过激光器频率调节和频率偏置调制实现,锁定精度由控制系统的精度决定.对基于方波调制的闭环R-FOG的标度因子非线性进行了分析.分析表明,标度因子非线性受闭环频率控制精度的影响,影响的大小与谐振腔的谐振精细度相关.谐振精细度越高,频率控制精度的影响越大.对于50精细度的谐振腔,100 ppm的标度因子非线性要求频率控制精度优于1 113 Hz,而对于100精细度的谐振腔,对频率控制精度的要求提高为605 Hz.     

干涉式光纤陀螺跨条纹工作误差研究

在干涉式光纤陀螺中,当调制信号超出限制并进行2π复位时,调制信号输入的调制量与输入角速度间出现了2π的相位差,这使实际的干涉相位出现左移或右移2π,即跨条纹工作。在光纤陀螺闭环系统中,跨条纹工作产生的误差体现在随机游走系数和非线性度上。该文通过优化调制方案建立跨条纹误差抵消机制,可使跨条纹产生的误差互相抵消,从而提高光纤陀螺的非线性度和随机游走系数。经过仿真和实验表明该方法有效。     

利用计时器芯片和脉冲占空比调制的光电式电压传感器

提出一种利用计时器芯片和脉冲占空比调制的光 电式电压传感器,用于测量直流高电压。利用计时 器芯片ICM7555,可以将被测直流高电压转换为脉冲占空比调制信号, 并驱动发光二极管(LED)产生脉冲光 传感信号;利用单根多模塑料光纤将光传感信号传输到光电探测器及信号处理电路,即可获 得光电传感信 号,通过测量其脉冲占空比,即可解调出被测高电压。分别采用输出脉冲频率和脉冲占空比 作为电压传感 信号,实验测量了10 kV直流高电压,并比较分析了测量结果的相对 误差。结果表明,采用输出脉冲占空 比作为电压传感信号时,传感器的相对误差更小,此时测量结果的引用误差低于0. 6%。     

一种单边带调制/解调新方法

本文在分析了常规的单边带调制/解调方法的弱点之后,提出了一套基于复信号滤波和数字信号内插/抽取原理的单边带调制/解调新方法。该方法不仅有助于减小单边带调制/解调过程中的信号失真,而且便于采用数字信号处理方法实现。计算机仿真和DSP实现的结果表明,该方法具有推广应用的价值。     

基于MEMS 陀螺辅助增大闭环光纤陀螺动态范围的方法

闭环光纤陀螺的动态范围随着精度的提高而下降,为了增大闭环光纤陀螺动态范围,提出了一种基于MEMS 陀螺辅助的增大闭环光纤陀螺动态范围的方法,利用MEMS 陀螺量程大的特点,将MEMS 陀螺与光纤陀螺测得的角速率作差,依据该差值判断光纤陀螺工作的干涉级数,从而对光纤陀螺输出加以修正,使光纤陀螺准确工作在多级干涉条纹。仿真表明,提出的方法能够有效的增大闭环光纤陀螺动态范围,提高闭环光纤陀螺的量程。     

光纤陀螺本征频率的测量方法

根据数字闲环光纤陀螺的方波调制、解调原理,指出了使用对称方波产生调制死区的原因及对测量精度的影响.提出了一种基于任意占空比的不对称方波作为调制波来测量光纤陀螺本征频率的方法,找出了调制方波占空比和光功率响应中无效调制区的关系,并给出测试本征频率时,调制方波占空比的最佳范围.理论和实验证明了占空比对本征频率测量精度的影响.与使用对称方波相比,使用不对称方波提高了测量精度,降低了对系统硬件的要求.     

Demodulation Procedure for Very Wide-Band FM

Since conventional FM demodulators are incapable of accurately demodulating very wide-band frequency-modulated signals, a new approach to the problem is needed. Based upon a theorem by Sandberg, a practical procedure is presented for demodulating not only typical FM signals but also those employing modulation bandwidths and/or frequency deviations on the order of the cartier frequency. The proposed demodulator utilizes an iterative recovery procedure. The first iteration is analogous to demodulation by a conventional zero crossing discriminator and results in severe distortion of the modulation under wide-band conditions. This distortion is reduced by successive iterations. Because, in practice, the iterative process is truncated after a finite number of terms, a procedure for computing the coefficients of these terms for minimum mean-squared error is given. Using computer simulation, the demodulation technique is demonstrated to work effectively for several very wide-band FM signals.     

The notch filter test method simulation for the intermodulationnoise of return path CATV amplifiers

CATV return path is mainly carrying QAM signals. The frequency spectrum of QAM digital signals is noise-like. This means, that a return path amplifier is loaded with wideband noise, and intermodulation products will be noise-like too. This article describes the numerical simulations of the notch filter test method for intermodulation noise distortion in return path CATV amplifiers. The calculation is based on the frequency dependent intermodulations coefficients of the second and third order as well as clipping effect. It is possible to calculate the return path distortion spectrum and the output level limit for any channel plan. The simulation proved to be in good accord with measurement     

改善高精度数字闭环光纤陀螺阈值方法研究

研究了改善高精度光纤陀螺阈值的方法,提出导致阈值增大的原因是陀螺存在死区,而死区主要由调制解调电路中的电子交叉耦合干扰引起。对光纤陀螺仪的数字闭环传递模型进行了修正,增加了反馈通道对前向通道中探测器输出信号的电子交叉耦合干扰项,并利用此模型对死区进行了实时动态仿真,仿真分析结果基本和实验现象吻合。与采取随机调制的方法不同,本文主要采取优化电子电路设计、改善电路电磁兼容性等方法抑制死区,同样取得了较好的效果。提出了一种新的测试光纤陀螺仪的阈值方法,测试结果表明,优化设计后,陀螺仪的阈值与陀螺的噪声水平相当。     

光纤陀螺传递函数的数字信号辨识法

通过对全数字闭环光纤陀螺的Y波导施加固定的伪随机阶梯波激励信号,即使陀螺处于一定的转动激励中,比较输入信号与输出角速率信号可对光纤陀螺的传递函数模型进行辨识,建立全数字闭环光纤陀螺的传递函数模型。该方法通过软件施加激励信号实现在陀螺生产阶段的传递函数的在线测量,不必施加真实的转动信号。对该方法辨识的重复性进行了验证,结果表明,辨识出的陀螺带宽的重复性优于0.4 Hz。