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。     

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。     

电子对抗及其设备

0609691数字调制谐振式光纤陀螺闭环检测方案的研究〔刊,中〕/李如春//压电与声光.—2005,27(6).—610-613(L)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。参50609692雷达对抗仿真训练系统的需求与技术实现〔刊,中〕/李智生//情报指挥控制系统与仿真技术.—2005,27(6).—90-93(L)在雷达对抗装备训练中,由于受技术、…     

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。     

消除数字闭环光纤陀螺串扰的多态调制方法

针对数字闭环光纤陀螺中由串扰引起的死区问题,本文提出了一种新的在不同调制深度下消除串扰的多态调制方法。根据数字闭环光纤陀螺调制解调的原理,建立了调制序列与解调序列的相关函数,当该相关函数为零时,可以获得多态调制序列中φm与2π-φm的比例关系,从而获得了不同调制深度下消除串扰的多态调制方案。对不同调制深度下构造的多态调制方案进行实验测试,结果表明,本文提出的数字闭环光纤陀螺多态调制方案能消除由串扰引起的死区问题。     

谐振腔光纤陀螺信号检测方法的研究

谐振腔光纤陀螺(R—FOG)是利用光学Sagnac效应实现对转动检测的一种高精度的惯性传感器件。在谐振腔光纤陀螺系统中，信号检测系统占有非常重要的地位，其检测精度的大小直接影响陀螺的分辨率。光纤环形谐振腔是谐振腔光纤陀螺的核心敏感部件。采用两种频率的锯齿波组合调制，考虑激光器有限光谱线宽条件下，采用洛仑兹线型描写光纤环形谐振腔的输出光强表达式。针对输出光强与谐振频率偏差在靠近谐振点附近的近似线性关系，利用多次反馈频率操作来依次跟踪谐振腔光纤陀螺顺时针和逆时针光束的谐振点，从而避免了谐振频率偏差复杂的求根算法。仿真结果表明，多次反馈频率操作，可以较快地锁定到谐振点。     

光纤环形谐振腔输入功率波动对谐振式光纤陀螺的影响

谐振式光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的高精度惯性传感器。作为一种互异性噪声,光纤谐振腔输入功率的波动会造成陀螺的检测误差。首先,分析了光纤谐振腔输入功率波动产生噪声的机理。通过对不同输入功率下的谐振腔传输特性和陀螺解调输出的理论及实验分析得到了谐振腔输入功率波动引起的检测误差的表达式。当输入角速度为500（）/s、输入功率为0.69 mW时,0.007 5 mW的功率波动会引起5.26（）/s的检测误差。其次,研究了谐振腔输入功率波动对陀螺标度因数的影响。通过计算发现随着输入功率波动的增大,解调曲线的线性区将会发生扭曲,同时陀螺的标度因数非线性度会恶化,为谐振式光纤陀螺中输入功率波动噪声的估测提供了参考。     

谐振式光纤陀螺闭环锁频系统

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是基于Sagnac 效应产生的谐振频率差来检测旋转角速率的一种新型光学传感器。利用闭环锁频系统可以减小光纤环形谐振腔受温度、应力等外界环境变化的影响,提高陀螺性能。提出了数字与模拟相结合的闭环锁频系统方案设计,克服了模拟锁频电路带来的电路温漂,采用模拟解调技术来降低了对系统A/D 转换器的转换速度的要求,同时无需对复杂数字解调算法的研究。闭环锁频系统应用于陀螺测试系统中,实验测得10 s时间内的锁频精度为2.15 ()/s。     

谐振式光纤陀螺中环形谐振腔的实验研究

文中报道了谐振式光纤陀螺中光纤谐振腔的研究工作，首先简述了谐振式光纤陀螺的基本原理，然后对光纤环形腔的谐振性进行了分析，给出谐振条件，并且根据系统的性能要求，对陀螺的谐振腔光路系统进行了设计。     

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.     

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.     

T型反馈网络在谐振式光纤陀螺频率锁定中的应用

谐振式光纤陀螺（R-FOG）的频率锁定是陀螺信号检测的关键技术,尤其在长时间的测试中,谐振频率的锁定稳定度决定了陀螺的输出性能。根据光纤环形谐振腔的传输理论,分析了其谐振特性及其一次谐波特性;搭建了R-FOG测试系统,采用正弦波相位调制解调技术实现谐振谱线一次谐波的输出;在分析由运算放大器构成的传统模拟比例积分（PI）电路的漂移误差源的基础上,给出了可以有效抑制漂移误差的T型反馈网络,应用到谐振式光纤陀螺的谐振频率锁定中,得到了较好的锁定效果,经Allan方差分析,谐振频率长时间（4000s）的锁定稳定度优于910-12。     

调相谱检测技术下光纤环腔的谐振特性

调相谱检测技术是谐振式光学陀螺信号检测的重要手段。根据贝塞尔函数展开与光场叠加原理,理论分析了光纤环形谐振腔的传输特性;搭建了谐振特性测试系统,采用LiNbO3相位调制,针对不同调制频率与调制电压条件下光纤环的谐振特性和解调曲线特性开展了实验,对实验结果进行分析,得到了调制频率、调制电压与光纤环形谐振腔谐振信号及解调信号之间的关系,实验结果与理论分析相符;并对调制过程中出现的谷裂现象进行了测试与分析,通过实验数据拟合,得到了产生谷裂现象的临界调制频率与调制电压值之间的关系。     

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。     

掺铒光纤谐振腔陀螺的谐振腔设计

光纤谐振腔作为谐振式光学陀螺的核心传感器件,其性能直接决定了谐振式光学陀螺的灵敏度。目前使用的光纤谐振腔存在着品质因数偏低的问题,极大地限制了谐振式光学陀螺极限灵敏度的提升。将掺铒光纤引入到光纤谐振腔中并外加高稳定性的泵浦激光器形成掺铒光纤谐振腔,从而有效提升了谐振腔的品质因数。通过对激光功率、掺铒光纤长度等参数的实验探索,确定了最佳的掺铒光纤谐振腔的设计参数,实现了应用于谐振式光学陀螺品质因数为1.44×109的掺铒光纤谐振腔。搭建了基于掺铒光纤腔的谐振式光学陀螺测试系统,经实验测试该系统的零偏稳定性为0.077 5°/s,验证了掺铒光纤腔在陀螺系统中的应用,为新型角速度测量技术提供了新的研究思路和发展方向。     

基于DSP的闭环光纤陀螺研究

提出了一种基于DSP的全数字闭环光纤陀螺设计方案。文中对该闭环光纤陀螺的A／D、D／A等部分间的时序逻辑进行了设计和实现。讨论一种通过反馈调整D／A的基准电压来实现对2π复位不准确的控制。给出几个重要参数的测定方法和实验结果。     

一种闭环干涉式光纤陀螺的研究与实现

介绍了一种采用DSP和相关检测技术实现的闭环干涉式光纤陀螺.该闭环光纤陀螺采用以多功能集成光学器件为核心的结构,以方波为偏置调制,数字阶梯波为反馈.在此基础上提出的相关检测方法较好地发挥了闭环干涉式光纤陀螺的优点,使系统具有检测精度高、动态范围大、低漂移等优点,是一种理想的检测技术.     

基于DSP的闭环光纤陀螺研究

提出了一种基于DSP的全数字闭环光纤陀螺设计方案。文中对该闭环光纤陀螺的A/D、D/A等部分间的时序逻辑进行了设计和实现。讨论一种通过反馈调整D/A的基准电压来实现对2π复位不准确的控制。给出几个重要参数的测定方法和实验结果。     

基于固定频率激光器的低成本闭环谐振陀螺系统仿真

提出了一种使用固定频率窄线宽激光器作为干涉光源的闭环谐振式光纤陀螺系统.该系统利用相位调制器对干涉光进行移频控制,完成对谐振腔逆时针方向谐振频率的跟踪和锁定.建立了陀螺系统Simulink模型并仿真研究了不同速率点下的陀螺输出特性,结果表明,±200(°)/s速率范围内逆时针谐振频率锁定时间小于15 ms,陀螺标度因数非线性为2.41×10-4.与采用传统频率可调谐窄线宽激光器的闭环谐振式光纤陀螺系统相比,两者锁频时间和标度因数非线性基本一致.该研究为低成本闭环谐振式光纤陀螺系统的实现提供了理论和数据支撑.