數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺模擬表頭的研究與設計.pdf

1、干涉式閉環(huán)光纖陀螺儀(IFOG)是光纖陀螺儀的一種。它由表頭和調(diào)制解調(diào)電路兩部分組成。在設計高精度IFOG中，由于表頭存在著隨機漂移，故其輸出是不穩(wěn)定的；同時表頭又和調(diào)制解調(diào)電路相互耦合，因此無法對調(diào)制解調(diào)電路的性能進行檢測。為實現(xiàn)高精度光纖陀螺的研制，就此問題，本文在對IFOG的表頭進行了深入分析研究后，設計出一套基于FPGA的軟硬件系統(tǒng)來對表頭進行模擬，以克服在實際應用過程中表頭輸出信號的不穩(wěn)定，達到有效檢測調(diào)制解調(diào)電路性能的目的。

2、 本文首先分析了高精度光纖陀螺表頭的工作原理及其性能參數(shù)，要求設計的表頭最小輸出角速度在0.1°/h以下，偏置小于0.05°/h，偏置漂移小于0.5°/h。然后，圍繞著如何設計模擬表頭，如何使其在功能和性能上達到設計要求進行了論述。整個系統(tǒng)分成軟件和硬件兩部分，分別對它們做了詳細的設計。軟件方面，主要對表頭的工作方式、前端和后端信號的處理進行了闡述，保證了其功能實現(xiàn)和動態(tài)范圍的要求；硬件方面，主要做了減少系統(tǒng)誤差、提高系統(tǒng)穩(wěn)定

3、性以及解決FPGA和上位機之間的通信等工作。保證了其在偏置、偏置漂移、輸入輸出因子及其非線性度上的性能要求。最后，經(jīng)過電路設計，制成印刷電路板。 經(jīng)過測試表明，本設計能有效模擬表頭的工作特征，其最大動態(tài)工作范圍達到-180°/s～180°/s；偏置小于0.014°/h，偏置漂移小于0.2°/h；標準輸入輸出因子為5.087μV/°/h，其非線性度遠小于100ppm。設計得到的模擬表頭精度最小輸出角速度為0.06°/h，完全符合