基于FPGA的惯导系统温控电路接口设计

本文介绍了一种基于FPGA的光纤陀螺惯导系统温控电路接口设计.主要说明了温控电路整体结构,温控电路工作流程,FPGA与外围电路的通信接口和FPGA的逻辑设计等几个方面.     

基于ADN8831的高精度光源驱动控制设计

针对光纤陀螺光源驱动控制特点,设计了一种新型高精度超辐射发光二极管(SLD)光源驱动控制系统.恒流源输出电流稳定且光源保护措施可靠,温控系统以高性能TEC控制器ADN8831为核心,功耗低,体积小且集成度高.测试结果表明:该系统性能优良,操作方便,恒流精度可达0.01%,温控精度优于0.005℃,光源输出光功率在-40～+70℃范围内比较稳定,能够满足光纤陀螺系统对光源控制精度和稳定性的要求.     

三轴光纤陀螺样机研制及其关键技术

介绍一种小型三轴一体化光纤陀螺仪工程样机的研制.三轴一体化设计是三个光纤陀螺共用一套光源系统和信号处理电路系统,光源采用SLD光源,光源驱动电路为精密温控和恒流源驱动;信号处理电路采用方波调制和阶梯波反馈实现数字闭环;核心光路采用模块化设计;为了提高陀螺温度性能,建立了三轴陀螺全温误差模型并进行了补偿.工程样机测试表明,三轴光纤陀螺零值稳定性小于0.3°/h,零偏重复性小于0.2°/h,标度因数非线性小于50ppm,陀螺温度性能较好,具有较强的抗振动和冲击能力.     

光纤陀螺监测系统设计

为了监测光纤陀螺在运行过程中因电源电压、电流及陀螺环境温度变化而直接影响其使用精度甚至系统运行出现故障等问题,设计了一种基于DSP的实时自动数字监测系统,将监测到的陀螺运行状态数据通过LCD显示;将采集到的温度信号通过接口电路传递到温控系统;当监测到系统运行异常时可自动关闭系统以达到对陀螺的保护作用。本系统提高了光纤陀螺的可靠性及安全性。     

用于光纤陀螺温度补偿的传感器试验研究

分析了温度测量在光纤陀螺试验中的重要性以及传统温度测量方法的局限性,提出并设计了一种实时性好、精度高的温度传感器电路。对其工作原理、适用范围、主要元件的性能以及其在电路中的作用作了详细的分析,并阐述了该传感器电路用于光纤陀螺温度试验的优越性。经试验验证:该温度传感器电路具有良好的线性、重复性以及实时性,完全可用于光纤陀螺的温度补偿试验以及精密温度控制系统。     

面向皮卫星应用的MEMS陀螺温度控制系统设计

设计了一种面向皮卫星应用的MEMS陀螺温度控制系统,其控制原理为基于ADN8831的TEC温度控制。分析了影响温控系统控制精度的各因素,并且通过Steinhart-Hart方程对热敏电阻的R-T特性进行拟合校准后表明,本温控系统的精度达到±0.03℃。将设计的温控系统应用于面向皮卫星的MEMS陀螺温度控制,通过Allan方差分析MEMS陀螺的误差项。通过不同温度下实验得出,当该温控系统存在时,零偏不稳定性和速率随机游走得到了不同程度的改善,验证了温控系统的有效性,满足了皮卫星体积小、功耗低的要求。     

高效的卫星用光纤陀螺组合状态监控系统

为了对卫星用光纤陀螺的运行状态进行实时监控,及时发现其因内部温度、光功率等变化而造成的故障,设计了一种高效的卫星用光纤陀螺组合状态监控系统:基于光纤陀螺波导的温度特性,实现了光纤陀螺的无硬件测温;通过提取光电探测器信号,实现了对光纤陀螺光功率的监测.搭建了基于现场可编程门阵列(FPGA)+控制器局域网(CAN)总线的光纤陀螺接口电路,将光纤陀螺状态监控数据同陀螺四轴角速度数据合并发送至星务主机,在实时采集卫星用光纤陀螺输出角速度数据的同时,实现了温度、光功率组合状态信息的监控.相比于传统光纤陀螺状态监控方法,组合状态监控系统无需额外添加测温器件,高效利用卫星用光纤陀螺的内部光路、电路实现温度、光功率传感,提高了系统的可靠性与安全性.     

光纤陀螺零偏漂移的温度特性与补偿

光纤陀螺的主要器件(如光纤环圈、宽带光源)易受周围温度变化的影响,导致陀螺输出产生较大漂移,严重影响测量精度。因此,需要采取措施降低光纤陀螺随温度零偏漂移。首先,根据光纤陀螺的工作原理,对光纤陀螺零偏漂移产生的机理和温度特性进行了分析,阐述了光纤零偏漂移的温度特性。其次,设计完成了在-40～+60℃范围内的光纤陀螺静态零偏测试试验。试验数据表明,不同温度和温度变化率会对陀螺的零偏造成影响。再次,采用回归分析法建立了光线陀螺零偏漂移的温度模型,并利用该模型对光纤陀螺零偏进行补偿。该模型是考虑温度和温度变化率的二阶多项式模型。最后,对光纤陀螺零偏漂移的补偿效果进行了试验验证,证明补偿后零偏漂移稳定性提高了69%左右。该补偿方法与BP神经网络、受控马尔科夫链模型、模糊逻辑等方法相比,具有计算量小、利于工程化应用的优点。     

一种节省备份陀螺温控功耗的实用措施

本文介绍了一种节省备份陀螺温控功耗进而节省整星能源的一种实用措施。设计的备份陀螺半温（40℃）控制电路，元器件少，巧妙地实现了即使备份陀螺能工作于半温状态，节约温控功耗，又当需其投入运行时，能迅速地升温至额定工作温度（60℃），而不丢失陀螺所有信息。     

光纤陀螺在船载天线上的应用

光纤陀螺在船载天线的稳定控制中承担着十分重要的作用,根据光纤陀螺的零偏、标度因数（SF）、随机游走系数（RWC）等关键指标可以对光纤陀螺划分精度等级。在光纤陀螺的应用方面,讨论了设计方法,比如：供电设计、接口设计以及陀螺输出的数字滤波器设计和数字调试中的可视化设计,同时也对陀螺环的数字化实现、复合控制设计以及PID调试的常用技术以及隔离度的计算及分配方法进行了阐述。     

分布式光纤测温在动力电缆温度监测中的应用

动力电缆温度监测是可以及时发现电缆线路过热点位置和检测运行线路的绝缘状态,从而保障电缆安全稳定运行的技术措施。针对电缆过热事故的主要原因和特点,提出采用分布式光纤测温技术对电缆沿线温度进行监测预警,给出了分布式光纤测温系统的原理、组成和光缆布设方案,此系统对保证电力系统的安全运行有重要意义。     

低温环境下超导体微位移测量的研究

在超导精密仪器的研制工作中有时需要测量杜瓦容器内超导体的微小位置变化。由于超导体需运行在极低温环境，运用常规方法难以对超导体的微小位移进行测量。作者选用光纤位移传感器进行非接触测量，研究了光纤位移传感器在室温和液氮温度下的静态传输特性。本项研究为超导体位移、振动的测量提供了一种新的方法。     

光纤微弯传感器技术的发展与应用研究

光纤微弯传感器是一种强度调制型光纤传感器,通过光纤微弯曲导致传输光强度的损耗变化,来测量压力、温度、加速度、应变、流量、速度等环境参量;介绍了光纤微弯传感器的工作原理和特点,并详细论述了国内外光纤微弯传感器技术的发展与应用,最后,分析了光纤微弯传感器存在的局限性。     

熔锥光纤耦合器的温度响应

在光通信技术中,光耦合器是一类能使传输中光信号在特殊结构的耦合区发生耦合,并进行再分配的器件,本文对单模熔锥光纤耦合器的耦合比与温度的关系进行了研究,实验表明耦合器的耦合比不但对温度变化敏感,而且变化有单调性,因此,增敏后的熔锥型单模光纤耦合器是一种有潜力的光纤温度传感器。     

光纤CAN环形网络的研究

由于光纤优良的抗电磁干扰能力、低损耗等特点,使光纤CAN网络在微波加热等复杂工业环境中得到越来越广泛的应用。在分析了CAN总线通信协议和光纤媒介拓扑结构的基础上,提出了一种基于LPC2292微控制器的光纤CAN环形网络的设计方案。采用光收发一体模块和2X2光分路器相结合的方式,设计了相应的接口电路和CAN控制器软件,并根据信号衰减和延时计算出网络可容纳的最大节点数。通过3个节点的光纤CAN环网实验,验证了该网络设计方案的有效性。     

单光纤压力传感器的研究

设计了一种目的在于减小传感器尺寸的单光纤结构膜片式光纤压力传感器.实验中采用62.5/125 μm多模光纤和直径为10 mm的弹性膜片,对光纤端面到膜片的距离在几种不同情况下的传感器响应特性进行了实验研究.我们通过对光纤投射到膜片上的光斑进行分析,给出了反射回光纤的有效光场分布,并利用有效光斑进行计算,而对原有理论做出了一定的修正,修正后的理论与实验的符合性比未修正前有了较大的提高.     

基于光纤陀螺的旋转惯导数字稳定回路设计与实现

为进一步提高基于光纤陀螺的旋转捷联惯导系统导航精度,设计了一种数字式稳定控制回路.分析了捷联惯导系统对稳定回路控制的要求,建立了简单实用的稳定回路模型及其各参数的测试方法,并研究了一种PII2的控制方法及相应控制系数的选取策略.仿真对比结果表明,在以光纤陀螺组成的稳定回路中,相比于传统PID控制,PII2控制能有效减小角度静差.实验测试结果表明,该稳定回路达到了较高的动态精度,满足设计要求.     

黑体腔光纤高温传感器的原理与应用

光纤传感技术是近年来测量领域的热点之一。由于测量环境的恶劣和限制，使得在某些工业环境中，光纤传感技术的抗电磁干扰、耐腐蚀、防燃防爆等优势得以发挥，得到广泛的应用。本文研究了光纤温度传感的原理，并介绍了一种新型的光纤高温传感器。     

黑体腔光纤高温传感器的原理与应用

光纤传感技术是近年来测量领域的热点之一。由于测量环境的恶劣和限制,使得在某些工业环境中,光纤传感技术的抗电磁干扰、耐腐蚀、防燃防爆等优势得以发挥,得到广泛的应用。本文研究了光纤温度传感的原理,并介绍了一种新型的光纤高温传感器。     

数字式光纤温度传感器

对双光束光纤干涉仪进行温度测量的原理作了较详细的分析，提出了基于单点检测法实现温度测量的新方案，该方案有利于实现温度传感器的全光纤化，对光纤温度传感器的实用化具有较大意义