谐振式光学陀螺输出精度的提高设计

介绍了谐振式光学陀螺的系统构建及工作原理。针对谐振式光学陀螺系统中引入白噪声而影响其转动输出精度问题,该文从理论上对该系统中各信号间的互相关性原理进行了分析,并提出了一种采用数字低通滤波器对信号进行噪声滤除的处理方式。通过对该陀螺系统进行转动测试和零偏稳定性测试。研究发现,其转动输出信号幅度范围用数字量表示由原来的300减小到60。利用Allan方差对零偏稳定性测试数据进行拟合计算,得出其输出精度由265.29(°)/h提高到62.96(°)/h,结果表明,该系统输出精度得到有效提高。     

再入式集成光学陀螺原理研究

就再入式集成光学陀螺(IOG)的原理进行了理论分析,通过对敏感环长度为20m的集成光学陀螺光纤仿真系统的开环输出信号的分析,验证了输出信号中再入分量的存在,从而在实验上验证了再入的原理。为了从陀螺输出信号中提取高阶的再入信号,提出了一种占空比不为0.5的方波调制方案,使得在采样时间间隔τ内,只有对应阶次的再入信号被偏置在灵敏度最大的位置。这种方案有望给有源和无源再入式集成光学陀螺的信号读出提供一种有效的解决方法。     

新型混合式集成光学陀螺系统

提出了一种混合式集成光学陀螺系统结构。所有的无源光学器件在单一硅片上进行加工。光源和探测器等有源器件通过倒装焊的工艺进行键合。此种结构的主要优势是去除了外部的调制器,将陀螺系统的集成化提高到一个新水平。详细阐述了混合式集成光学陀螺的调制解调技术。系统的频率调节通过在激光器的输入电流上加载高频方波来实现。当陀螺旋转时,谐振腔内传输的两路光分离,输出呈方波形式,通过检测方波信号可以得到角速度的值。该研究对集成光学陀螺系统的研究有较大贡献。     

光纤陀螺中的关键技术分析

光纤陀螺作为一种新型的陀螺,正逐渐成为捷联惯导系统中最重要的传感器件.简要论述了光纤陀螺的基本原理和工作过程,并对光纤熔接技术、光纤绕制技术、误差检测和补偿技术、系统动态误差补偿技术、光源以及噪声抑制技术、集成光学芯片技术、数字信号处理电路等关键技术作了详细分析.     

R-FOG信号检测系统低通滤波器设计

设计了一种低截止频率、低FPGA资源占用率、高采样率的应用于谐振式光学陀螺 （Resonator Fiber Optic Gyro, R-FOG）数字信号检测系统中面向锁相放大器的低通数字滤波器。简化了滤波器的算法并进行了理论仿真和实验测试,结果表明该滤波器最低截止频率达到0.14Hz,采样率为40MHz,FPGA资源占用率降低至3%,阶数及截止频率调节方式操作简便,且幅频特性和相频特性优良。在谐振式光学陀螺信号检测系统中进行了测试,解调曲线零基准点稳定性明显提高。适用于以谐振式光学陀螺输出信号为代表的微弱信号检测系统。     

谐振式硅基集成光学陀螺的偏振噪声建模与分析

偏振噪声是谐振式集成光学陀螺的主要光学噪声源,其存在大大降低了系统的精度,为了定量化研究谐振式集成光学陀螺偏振噪声的产生机理,利用琼斯矩阵和光束传播法建立了谐振式硅基集成光学陀螺偏振噪声模型,该模型综合考虑了波导传输介质中的光偏振态交叉耦合、应力双折射等的影响,有效地逼近了实际的物理系统。基于上述模型得出了谐振腔内二氧化硅波导本征偏振态交扰与陀螺极限输出之间的表达式。对波导谐振腔内与偏振相关的3个因素:输入光偏振态、温度波动和波导保偏性能进行了仿真分析。并通过在输入端插入高偏振度起偏器的实验装置,有效验证了所建偏振理论模型受输入光偏振态波动影响的正确性。     

石英微机械陀螺信号的数字解调

分析了石英微机械陀螺的信号模型.为实现灵活的参数调整、改善陀螺的性能和进行误差补偿,提出并实现了一种用于石英微机械陀螺的数字解调系统.该系统通过对陀螺输出信号和驱动信号进行数字化,并采用定点数字信号处理器(DSP)进行解调运算,实现了对石英微机械陀螺角速度信号的检测.     

光纤陀螺组合的信号频谱分析与滤波技术研究

对某惯导系统中使用的三轴向光纤陀螺(FOG)组合的输出信号做了基于FFT的频谱分析,设计并实现了中值滤波I、IR数字滤波器滤波、小波滤波三种不同方法对该信号的噪声滤除,分别给出了滤波后陀螺输出信号的幅频特性图。通过对试验数据的分析,肯定了三种方法在FOG组和输出信号滤波处理中的有效性,并分析了各自的优缺点。     

谐振式集成光学陀螺三角波调制误差分析

在基于模拟三角波相位调制技术的谐振式集成光学陀螺(IORG)调制方案中,调制三角波参数受外界环境等变化而产生波动是陀螺输出误差的主要来源之一。给出了调制三角波参数与陀螺输出的特性关系;分析了调制三角波参数波动与陀螺标度因数的变化关系;仿真计算了调制三角波参数波动与陀螺输出非线性度的关系。搭建了IORG实验系统,通过采用精密高频波形产生器产生调制三角波,得到了1h零偏稳定性为0.69(°)/s,±500(°)/s动态范围内非线性度为0.96%的陀螺输出。实验验证了理论分析计算方法的正确性以及采用模拟三角波调制方法改善集成光学陀螺检测精度的可行性。     

高精度光纤陀螺振动误差抑制技术

随着光纤陀螺的实用化,载体振动会使高精度光纤陀螺产生测量误差并使噪声增大,对光纤陀螺的性能指标造成不可忽视的影响.为了抑制光纤陀螺的振动误差,提高光纤陀螺的稳定性,对干涉式数字闭环光纤陀螺,从振动对光源和光纤环的影响机理出发,分析了振动影响下光纤陀螺干涉信号的表现形式,并针对此提出了抑制光纤陀螺输出信号噪声和消除陀螺漂...     

离散时间系统中的噪声辅助信号传输

 基于一种平均信噪比讨论了离散时间系统中的三种典型噪声辅助信号传输的问题.仿真得到:当输入周期信号在阈下时,噪声能辅助信号的传输,随机谐振现象存在.存在一个噪声强度范围,其间系统的输出平均信噪比大于其输入平均信噪比,即输出输入平均信噪比增益大于1.随机谐振的功效随着系统阈值的增加,或噪声概率密度函数的拖尾变厚、零均值周边脉冲变窄而降低.这些结果同样说明了离散时间系统中随机谐振的复杂性,它的存在和功效也依赖于系统性能的测度和噪声类型.这些结果拓广了随机谐振在数字信号处理中的应用.     

无源循环平稳信号检测方法

研究了无源接收条件下循环平筝信号的检测方法。在循环相关匹配滤波理论的基础上,分别给出了无源单 站和无源双站准循环相关匹配滤波器的设计方法,并研究了基于准循环相关匹配滤波的无源单站和无源双站信号检测方 法,得到了SPS无源单站信号循环检测子和SPB无源双站信号循环检测子。仿真分析针对BPSK信号给出了在白噪声和 时变噪声两种噪声背景条件下SPS、SPB和radiometry等检测子的ROC检测曲线,仿真结果充分说明了SPS和SPB检测 子的有效性。     

基于CDS技术的CCD噪声信号处理

在CCD信号采集系统中,当CCD像元读出频率较高时,其复位噪声已成为CCD噪声源中不可忽视的重要部分.针对CCD输出噪声特点,建立噪声传输函数及其分析模型,利用相关双采样(CDS)技术对CCD输出信号中的复位噪声进行了理论分析和相关测试.结果表明,只要选择合适的采样时间,可以最大限度地抑制复位噪声.     

基于小波变换的雪崩光电二极管信号检测方法

空间激光通信中的常用调制方式是脉冲位置调制(PPM)．雪崩光电二极管(APD)具有高增益、高灵敏度和响应速度快的特点，因而成为空间激光通信中的首选信号探测器件。针对空间激光通信的脉冲位置调制信道．分析了空间光通信系统中雪崩光电二极管探测噪声的特点和类别．根据小波变换具有提取信号局部特征的能力，提出了一种基于小波变换的雪崩光电二极管信号检洲方法。采用四种不同的阈值选择算法选取小波系数以恢复信号．并进行了初步的仿真实验和分析。结果表明，自适应阈值选择算法取得的信号恢复结果最佳．可有效减弱强背景噪声的影响．提高雪崩光电二极管信号检测系统的性能。     

FIR数字滤波在MEMS加速度计中的应用

简要分析了MEMS加速度计应用模型中的噪声来源,介绍了FIR数字低通滤波器的设计方法,并用FPGA实现的FIR滤波器对MEMS加速度计的输出信号进行了实时滤波处理。通过对滤波前后时、频域信号的比较,可以看出采用FIR数字低通滤波器能有效抑制加速度计输出信号中的高频噪声、提高加速度计的测量精度。实验结果表明,滤波前噪声信号标准偏差为1.53×10-5V,经FIR数字低通滤波后的噪声信号标准偏差降低为5.4×10-6V,加速度计的分辨率由126μg提高到42μg。     

体全息存储图像的信噪比研究

根据全息存储二值图像的特性,提出了评价重构图像信噪比的方法,并对掺铁铌酸锂晶体中角度复用全息存储图像的信噪比作了详尽的定量研究,包括存储过程中图像信噪比的动态演变,以及页内和页间串扰对重构图像信噪比的影响。测量结果表明,串扰噪声引起的信噪比下降趋势与理论分析一致,图像信噪比的恶化主要是由于相干光学噪声和测量仪器的噪声;实验结果还表明即使在较小的衍射效率下也可获得较好的存储图像信噪比,从而为存储容量和图像质量之间的最佳均衡创造了条件     

高质量微波信号源发生器的研制

信号源的合成技术按频率合成的方法可分为三大类:直接式频率合成,锁相式频率合成和直接数字式频率合成.以Peregrine公司的一款高性能单片锁相环频率合成器PE3236为例,介绍了微波信号源发生器研制中的关键实现技术,并给出部分实验测试数据.     

数字PID控制算法在信号发生器功率控制中的研究

重点研究数字PID控制算法用于信号发生器的功率控制,利用PID先进的控制算法,提高信号发生器输出功率的稳定性和可靠性.在深入分析了增量式数字PID算法流程的基础上,给出了信号发生器功率控制框图模型,利用Matlab从理论上进行了可行性仿真,并从实际硬件电路验证了增量式PID控制算法在跟踪和稳定信号发生器输出功率的过程是一种闭环式的控制过程,实现简单,控制效果良好而且不易振荡.     

一类数字信号N级采样滤波整形电路研究

提出一类数字信号N级采样滤波整形电路,该电路包括N级信号采样电路、采样信号状态比较电路、输出判决电路三部分。该电路在信号采样输出时,通过信号前后间的关系来判断信号的输出结果,避免了毛刺噪声被当作有用信号输出。该方案对信号传输过程中的毛刺噪声,特别是抖动频繁的毛刺噪声具有较好的滤波效果,可广泛应用于数字电路系统、PLD等系统设计中。