光纤陀螺学术报告.ppt

感谢光临指导 并欢迎提出宝贵意见！ 光纤陀螺的信号调制解调 相关检测可得: 在小范围内实现了对Sagnac干涉仪输出非互易相移的线性检测，并克服了对余弦函数信号检测，无法识别相移正负的问题，但检测信号与干涉信号幅度成正比，容易受干涉信号幅度波动影响，对干涉信号信号稳定性要求较高。同时整个信号处理过程完全是由模拟电路实现的，受电路噪声的影响较大，因此该方案不适合用于高精度光纤陀螺的信号检测。但在该方案中，由于其相位调制器选用的是PZT，因此光纤一般选用的是普通单模光纤，因而其成本造价非常低，而且整个光路系统可以实现全光纤化，较适合于低成本、低精度的光纤陀螺。 光纤陀螺的信号调制解调 三角波闭环调制方案 光源 光纤环 探测器 三角波 发生器 相 关检 测 PZT 信号输出 耦合器 2 耦合器 1 光纤陀螺的信号调制解调 三角波调制的光纤陀螺测试方案是一种闭环控制的检测方案，同模拟开环检测方案相比，完全消除了余弦函数所产生的的非线性关系，提高了光纤陀螺的线性度和动态范围，但其信号处理过程较为复杂，而且信号处理过程中模拟部分较多，使得最终检测结果会受到电路噪声的影响。同时在信号检测过程中，为了保证对段和段干涉信号的检测不受在闭环控制过程中和变化的影响，因此应使三角波的周期要远大于光在光纤环中的渡越时间，这样会使得一个信号检测周期过长，从而影响光纤陀螺的反应速度。 光纤陀螺的信号调制解调 数字闭环光纤陀螺系统原理图 SLD PIN/FET A/D D/A 耦合器 集成光学组件（Y波导） 数字信 号处理 Clock 阶梯波 方波 数字闭环方案基本原理 复位阶段： （阶梯波产生的相移 ） 方波调制信号作为偏置信号， 取为 ，叠加在阶梯波上 阶梯阶段： 光纤陀螺的信号调制解调 数字闭环方案基本原理 数字闭环阶梯波调制和检测方案，便很好的克服了上述两种方案中的不足，吸取三角波调制的优点，Sagnac相移的检测是通过检测阶梯波高度的来实现的，测试精度是由在偏置方波的正、负半周干涉信号的差值趋近零的程度决定的。 该方案同样消除了余弦函数的非线性对光纤陀螺线性度的影响，同时还有相当大的动态范围。 其信号解调及处理过程，除干涉仪的干涉信的光电转换和放大外，完全实现了数字化处理，消除了电路噪声和电子元器件静态工作点漂移对光纤陀螺精度的影响，其信号处理过程简单，易于实现，其信号处理周期仅为一个方波周期，非常有利于提高光纤陀螺的反应速度和带宽。 将方波的正、负半周干涉信号相减： 光纤陀螺的信号调制解调 数字闭环方案基本原理 存储器 存储器 减法器 阶梯高度信号 数字阶梯波 数字信号滤波处理 陀螺信号并串转换输出 时序控制 A/D D/A 阶梯波 方波信号 光纤陀螺的信号调制解调 光纤环温度特性 为了消除温度变化对光纤环的影响，应将光纤环的对称点放在同一个温度单元中。 光纤环的绕制方法 M E1 E2 M E1 E2 二机子绕制方法 四机子绕制方法 光纤环温度特性 由于每层光纤缠绕半径的不同，使得光纤环对称点出现错位。 在二机子的绕制方法中，由于两段光纤交替缠绕使得错位得以类加，错位长度加大。 在四机子的绕制方法中，四层为一个周期，虽然也会由于光纤缠绕半径的不同而出错位，但错位不会类加。 光纤陀螺的应用 国内光纤陀螺的应用 光纤陀螺的应用 国内光纤陀螺的应用 光纤陀螺的应用 国内光纤陀螺的应用 光纤陀螺的应用 光纤陀螺的应用 * 光纤陀螺及应用发展 学 术 报 告 高可靠性的新型惯性元件 光纤陀螺及应用发展 1光纤陀螺的发展与动态 2光纤的基本结构及传 3光纤陀螺（FOG）的原理光原理 4光纤陀螺的特点 5光纤陀螺的研究现状 6影响光纤陀螺精度的主要因素 7光纤陀螺的信号调制解调 8 光纤陀螺的应用 9 光纤环温度特性 光纤陀螺的发展与动态 1913年法国物理学家Sagnac在物理实验中发现了旋转角速率对光的干涉现象的影响，这就启发人们，利用光的干涉现象来测量旋转角速率。 直到1960年，美国科学家梅曼发明了激光器，产生了单色相干光，解决了光源的问题。 1966年，英籍华人科学家高锟提出了只要解决玻璃纯度和成分，就能获得光传输损耗极低的玻璃光纤的学说，取得了举世公认的理论突破，使人们利用光通信的梦想成为可能。1969年日本平板玻璃公司制出200dB/KM梯度光纤 光纤陀螺的发展与动态 1970年美康宁公司制出世界第一根20dB/KM低损耗光纤 1973年美贝尔实验室用化学沉积法（CVD）制光纤 197