Sagnac光纖干涉儀的數(shù)字式閉環(huán)技術(shù)研究.pdf

1、Sagnac光纖干涉儀，亦稱之為干涉式光纖陀螺(IFOG)，是一種基于Sagnac效應(yīng)，用來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速度的設(shè)備。其中數(shù)字閉環(huán)檢測(cè)方案的光纖陀螺以其動(dòng)態(tài)范圍廣、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)界有著廣泛的應(yīng)用。
　　 本文對(duì)數(shù)字閉環(huán)檢測(cè)方案的光纖陀螺技術(shù)作了研究。首先，分析了光路結(jié)構(gòu)、器件、噪聲及其誤差機(jī)理。其次，針對(duì)閉環(huán)檢測(cè)方案作系統(tǒng)分析，得出穩(wěn)態(tài)角速度誤差為零和角度誤差為零的條件。設(shè)計(jì)了第二閉環(huán)以提高系統(tǒng)線性度穩(wěn)定性并對(duì)其作分析。第三，

2、分析了信號(hào)處理電路板的各個(gè)組成部分。然后，提出了可以提高光纖陀螺性能的幾種主要技術(shù)，分別是提出了新的光路結(jié)構(gòu)可以倍增系統(tǒng)靈敏度，消除了死區(qū)，擴(kuò)展了最大量程。最后，對(duì)研制的兩種數(shù)字閉環(huán)式光纖陀螺樣機(jī)作性能測(cè)試。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。在常溫條件下，光纖陀螺的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性為6.38ppm，零偏為-7.72°/h(含地球自轉(zhuǎn)在杭州的投影量-7.56°/h)，零偏不穩(wěn)定性為0.01°/h，隨機(jī)游走系數(shù)為0.002°√h。在-40℃～60

3、℃的全溫范圍內(nèi)，恒溫條件下測(cè)試，零偏重復(fù)性約為1°/h，零偏不穩(wěn)定性為0.01°/h，隨機(jī)游走系數(shù)為0.005°/√h。在以1℃/minn的變溫條件下，光纖陀螺性能較差，數(shù)字板及光纖線圈都會(huì)對(duì)輸出零偏有較大的影響。雙倍靈敏度光纖陀螺樣機(jī)僅在常溫下作測(cè)試，其標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性為60.2ppm(分立器件對(duì)性能的影響較大)，零偏為-7.45°/h(含地球自轉(zhuǎn)投影量-7.56°/h)，而零偏不穩(wěn)定性達(dá)到0.006°/h，隨機(jī)游走系數(shù)為0.002°/