發(fā)布時間：2025-05-28 23:13

　　諧振式光纖陀螺是一種新型的高精度角速度傳感器件。因為基于光學(xué)Sagnac效應(yīng)理論基礎(chǔ)的諧振腔的輸出信號特別微弱,同時在光路和電路中又容易引入各種噪聲和干擾,會直接降低陀螺轉(zhuǎn)動角速度輸出精度,所以陀螺信號檢測處理系統(tǒng)設(shè)計極為關(guān)鍵。本文主要研究陀螺系統(tǒng)信號的噪聲處理,從光學(xué)背散射噪聲抑制、陀螺信號分離、數(shù)字濾波等幾方面來提升陀螺系統(tǒng)信噪比,從而提高信號檢測系統(tǒng)精度,最終提高陀螺的角速度測量精度。本課題采用以FPGA芯片為核心的檢測系統(tǒng),對陀螺信號進行相應(yīng)地檢測處理。論文主要研究內(nèi)容與成果如下:基于Sagnac效應(yīng)詳細推導(dǎo)并闡述光波在光路傳輸過程產(chǎn)生的諧振曲線及調(diào)制解調(diào)曲線特性。由于光波在傳輸時也產(chǎn)生大量的背散射噪聲,為抑制背散射噪聲,建立其數(shù)學(xué)模型,搭建背散射噪聲模型進行實驗,觀察背向散射波動變化。然后通過兩路頻率不同的相位調(diào)制技術(shù)加以抑制,在相位調(diào)制過程中,調(diào)制信號的振幅大小對陀螺信號尤為敏感。因此,首先理論推導(dǎo)相位調(diào)制器最佳調(diào)制電壓;然后搭建自外差光路測出調(diào)制電壓與載波抑制比的對應(yīng)關(guān)系,找到最佳調(diào)制電壓;為了進一步觀察最大載波抑制比的效果,通過多次實驗數(shù)據(jù),得到調(diào)制電壓對陀螺信噪比和陀螺...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1 Sagnac效應(yīng)示意圖

1913年法國物理學(xué)家GeorgesSagnac發(fā)現(xiàn)并通過實驗論證了Sagnac效應(yīng)[50]:某個任意閉合幾何形狀光路中,在光路任意位置發(fā)出相互反向傳輸?shù)膬墒獠?傳播一周后相遇在原出發(fā)點時,如果這個閉合回路相對于光波傳輸平面發(fā)生旋轉(zhuǎn),那么這兩束光波的光程差或頻率差與此時的旋轉(zhuǎn)....

圖2.2反射式FRR的光場傳播示意圖

圖2.2是反射式諧振腔FRR的光場傳輸示意圖。光波從端口1輸入經(jīng)過耦合器C,一部分光直接通過耦合器的直通端從端口4輸出,這部分光稱為直通光,另一部分光經(jīng)過C端口3進入環(huán)形諧振腔內(nèi),這部分光稱為耦合光。進入到腔內(nèi)的耦合光傳輸一周后又分為兩部分光,其中耦合光經(jīng)過耦合器輸出到端口4與原....

圖2.3諧振腔輸出的諧振曲線

根據(jù)2.2節(jié)式(2-10)對RFOG工作原理的理論研究分析后進行Matlab仿真,主要仿真參數(shù):耦合器C直通端的分光比k為0.95,耦合器C的附加損耗為0.31dB,腔長L為13.8m,光纖傳輸損耗為0.5dB/km,激光器線寬為3kHz,光纖有效折射率n為1.45,鋸齒波掃頻頻....

圖2.4 FRR輸出的三角波調(diào)制曲線

根據(jù)式(2-16)的三角波調(diào)制曲線理論仿真分析,如圖2.4所示,三角波調(diào)制電壓峰峰值為7.6V,調(diào)制頻率為58kHz,掃頻信號為頻率0.5Hz,幅值0.5V的鋸齒波。從圖2.4看出,調(diào)制后的曲線為方波形式,且在調(diào)制曲線的底部有明顯的諧振谷分裂現(xiàn)象。根據(jù)式(2-17)的三角波解調(diào)....

本文編號：4048355