论文部分内容阅读
干涉式光纤陀螺仪是一种典型的Sagnac干涉仪,用来测量运动物体相对于惯性系的旋转角速度,被广泛用于军事与民用领域。开环光纤陀螺仪相比于闭环光纤陀螺仪,成本优势明显,其精度要求也略低,在民用领域有广阔的应用空间。本文对开环光纤陀螺仪的数字解调方法做了研究。首先介绍了陀螺的光路结构以及光路的一些误差机理,然后分析了开环光纤陀螺仪的调制技术以及现有的几种解调方法。针对数字相敏检测方法,分析了数字信号处理电路的各个组成部分及设计要点。为了消除温度的影响,硬件上实现了通过改变参考电压的方式来改变调制波幅度,以此补偿温度变化带来的影响。之后详细分析了基于FPGA的数字解调过程。此外,本文还提出了一种新型解调方法。对于这种方法,首先在理论上分析其原理以及优势,然后介绍了算法实现时的关键步骤和注意事项,最后与数字相敏检测方法做对比,分析了各自优势以及劣势。本文另一个主要内容是对开环光纤陀螺仪解调误差的研究。不同于以往从单个器件来分析其对系统造成的误差,本文讨论了光路部分两个主要器件造成的非理想效应(光源相干性和相位的非线性调制)共同作用时是如何影响整个系统的。之后分析了滤波器对陀螺调制深度的影响。最后分析了白噪声、量化噪声以及CORDIC算法噪声对输出的影响。实验结果如下:在常温条件下,数字相敏检测方法在光纤环长度为275米,外径33mm,内径22mm的开环光纤陀螺样机中的标度因数非线性为787ppm,零偏为6.4°/h,零偏不稳定性为6.7°/h,与使用SR830模拟锁相放大器得到的结果一致。本文提出的新型解调方法在500米光纤的集成化陀螺中标度因数非线性为3100ppm,零偏为18°/h,零偏不稳定性为0.64°/h。