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%。     

数字闭环光纤陀螺仪过调制技术研究

针对光纤陀螺噪声的特点,提出了一种采用增加偏置调制深度的办法提高光纤陀螺信噪比,虽然陀螺理论灵敏度有所降低,但是陀螺的长期漂移即零偏稳定性却获得了明显提高。这种方法我们称之为过调制技术。对基于数字闭环调制解调方案的过调制技术改善陀螺信噪比的理论基础进行了深入的分析,在此基础上进行了相关的实验研究。理论分析和实验结果均表明,当调制深度处于π／2与π之间的某个值时,光纤陀螺具有最佳性能。相比于传统的π／2偏置点,采用过调制技术后的光纤陀螺的零偏稳定性获得了数倍的提高。     

数字闭环光纤陀螺仪过调制技术研究

针对光纤陀螺噪声的特点,提出了一种采用增加偏置调制深度的办法提高光纤陀螺信噪比,虽然陀螺理论灵敏度有所降低,但是陀螺的长期漂移即零偏稳定性却获得了明显提高.这种方法我们称之为过调制技术.对基于数字闭环调制解调方案的过调制技术改善陀螺信噪比的理论基础进行了深入的分析,在此基础上进行了相关的实验研究.理论分析和实验结果均表明,当调制深度处于π/2与π之间的某个值时,光纤陀螺具有最佳性能.相比于传统的π/2偏置点,采用过调制技术后的光纤陀螺的零偏稳定性获得了数倍的提高.     

闭环光纤陀螺方波调制失真的影响与消除

数字闭环光纤陀螺仪测量角速度时,采用方波调制引起的各种失真会对输出结果产生影响。基于傅里叶级数建立包含失真噪声的闭环光纤陀螺方波调制、解调信号模型,对各种调制失真引起的输出误差进行了仿真分析,并提出一种双极型归零脉冲方波解调方法,用于消除方波调制闭环光纤陀螺仪的输出信号误差。仿真结果表明:采用常规方波解调时,调制信号的相位失真、方波脉宽失真、谐波失真以及梳状噪声脉冲对光纤陀螺仪输出有很大影响,测量角速度相对误差可达1%量级。采用双极型归零脉冲方波解调时,上述调制失真的影响都得到有效的减小,陀螺仪测量角速度相对误差只有0.1%量级,降低了一个数量级,说明文中提出的双极型归零脉冲方波解调方法对提高闭环陀螺的测量精度和稳定性有重要意义。     

高精度光纤陀螺检测电路串扰自检测研究

光纤陀螺检测电路应用过程中,受到自检测方案的影响,导致串扰故障检测所需测试矢量较多。因此,提出高精度光纤陀螺检测电路串扰自检测研究。分析光纤陀螺数字闭环检测原理,并提取检测电路串扰特征。根据闭环电路的连续信号微分方程,计算等效模拟输入转速。结合数字阶梯波算法,设计电路串扰检测方案。再计算地球自转角速率的分量测量死区,得到电路串扰测量结果。仿真结果表明：所提出的串扰自检测方法,与嵌入式“反射器”的新型谐振陀螺仪和多导体传输线串扰不确定性问题的计算方法相比,当串扰故障覆盖率为80%,本文方法的矢量数量为46个,降低了自测试所需的成本。     

光纤陀螺双阶梯波数字相位调制的实验

设计并实验了一种新的数字闭环光纤陀螺调制方式,比较了目前常用的调制方式同实验中调制方式的差异.实验结果表明,采用新调制方式的光纤陀螺能很好地实现闭环工作方式,实测到陀螺的各项性能同原调制方式相仿.但对新调制方式中更好的死区抑制效果预期,在实验中并未明显观测到.     

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.     

一种低成本光纤陀螺检测方案的设计与实现

针对低成本光纤陀螺的电路检测方案开展研究,提出一种模拟解调、方波调制和阶梯波反馈的闭环方案。在对光纤陀螺信号检测理论分析的基础上,设计了模拟解调电路、数字逻辑电路等,并进行了样机测试。测试结果表明,指标达到了低精度光纤陀螺的性能要求,说明该方案可行。     

基于离散傅里叶变换的光纤陀螺电路串扰自检测

光纤陀螺由于构造限制，电路输出信号中易受驱动信号串扰，导致输出结果精度难以满足现实需求，影响了电路工作的安全性和效率。为此，提出基于离散傅里叶变换的光纤陀螺电路串扰自检测方法。首先，分析光纤陀螺电路串扰的原理，对光纤陀螺电路进行闭环检测，获取到电路信号变化规律。其次，根据得到的干扰信号函数，建立电路串扰模型，由于电路串扰间存在互容特性，针对串扰线路使用基尔霍夫电压定律，结合电流的连续性，建立串扰电路信号变化函数；根据光纤陀螺检测中的振动频率，依据电路串扰的时间序列以及电路零均值、非高斯、统计非零峰度，使用离散傅里叶变换解析串扰信号，完成电路串扰的自动检测。经实验验证：本文方法能够节省大量提取时间，平均耗时节省35min，检测精度提高34%，能高效的完成串扰检测。     

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.     

数字调制谐振式光纤陀螺闭环检测方案的研究

谐振式光纤陀螺是采用环形谐振腔来增强萨格纳克（Sagnac）效应的，其数字闭环检测方案具有动态范围大，灵敏度高的特点。对于双频率数字调制的谐振式光纤陀螺，该文提出了两种基于数字信号处理芯片（DSP）实现的闭环检测方案，并利用Matlab软件对两种检测方案进行了全面的比较。     

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。     

光纤陀螺调制器的残余强度调制影响与消除

光纤陀螺(IFOG)用相位调制器的残余强度调制(RIM)直接影响标度因子稳定性.对Y波导调制器残余强度调制特性进行了实验测试,根据测试结果给出了残余强度调制特性的近似公式.对开环光纤陀螺,在调制器存在内静电压时,残余强度调制对标度因子稳定性影响的大小与调制器两分支残余强度调制系数的差和内静电压成正比;对数字闭环方式,残余强度调制不仅直接影响标度因子稳定性,也影响由2π复位环路确定的调制信号最高电压而间接影响标度因子稳定性,影响的大小与调制器两分支残余强度调制系数的差成正比,但与电光系数成反比.提出的三时隙解调方法不仅能消除残余强度调制的直接影响,也能消除通过2π复位环路的间接影响.     

全数字闭环IFOG的关键技术研究

介绍了全数字闭环光纤陀螺的结构及其优势。对全数字闭环陀螺设计中光学传感、相位调制、闭环控制等关键技术分别作了详尽的分析和探讨，为其长足的发展和应用提供了可行性方案。     

闭环光纤陀螺中的死区抑制技术研究

研究了闭环光纤陀螺中死区误差的产生机理,并对死区现象进行了仿真.提出了一种消除或减小死区误差的电学方法.实验表明,采用三角波补偿信号可有效抑制闭环光纤陀螺中死区误差.     

小型化高精度光纤陀螺的检测电路串扰自检测

在高精度光纤陀螺小型化过程中,检测电路串扰问题越发严重,在复杂应用环境下难以采用基于转台的传统方法测试光纤陀螺串扰在输出中的表现。基于此,提出一种基于施加模拟转速阶梯波的测试方法。该方法使用专用电路生成台阶高度人为可控的阶梯波,利用加法电路将其与闭环阶梯波叠加接入Y波导,通过测试陀螺响应,可确定串扰大小。对该方法进行相关实验验证,实验结果表明:该方法能在不依赖于转台的条件下实现光纤陀螺检测电路串扰的自检测,提升了应用系统的设计与测试效率。     

带第二反馈回路的全数字闭环光纤陀螺

针对全数字闭环光纤陀螺，分析阶梯波复位不理想时对陀螺标度因数和零偏稳定性的影响。在陀螺闭环系统中加入第二反馈回路，可实现调制通道增益自动调整。研究了复位误差的解调原理，在采用积分控制规律的基础上，推导回路的传递函数，并分析系统的过渡过程和稳态误差。实验结果表明，加入第二反馈回路可以在不干扰主回路工作情况下，消除复位误差，改善陀螺性能。     

相位调制非线性对开环光纤陀螺工作点测量与信号解调的影响

在全光纤开环光纤陀螺中，利用压电陶瓷调制器可以为光纤陀螺提供互易性正弦相位偏置，但相位调制中的寄生非线性会对陀螺测量产生影响。从理论上给出了二倍频非线性相位调制情况下开环光纤陀螺输出信号的一、二、四次谐波表达式，分析了相位调制非线性对陀螺工作点测量与信号解调的影响，实验验证了相关结果。实验结果与理论分析表明在陀螺应用中必须采取措施抑制非线性相位调制的幅度。     

数字调制谐振式光纤陀螺中阶梯波复位误差的分析

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是采用环形谐振腔来增强Sagnac效应的，其检测方案可以分为开环和闭环，在电路实现上，根据相位调制器控制信号的不同，又分为模拟调制和数字调制。相比而言，其数字闭环检测方案具有动态范围大、灵敏度高的特点。在数字调制的谐振式光纤陀螺中，其阶梯波的复位高度V2π是否精确，会对旋转角速度的测量和标度因数的线性度产生影响。从理论上分析了不精确的复位高度V2π对系统的影响，指出不精确的V2π将使谐振腔中的交叉耦合电场和直通耦合电场之间不会形成最佳相消干涉，从而产生误差。利用探测器输出总电场的表达式，以双频率调制的谐振式光纤陀螺为例，对引入的误差作了定量的数值计算，最后给出了克服误差的几种方法。