光纖陀螺精密溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其研究.pdf

1、光纖陀螺是一種基于薩格奈克(Sagnae)效應(yīng)的光學(xué)傳感器,它利用固態(tài)的全光纖結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對載體旋轉(zhuǎn)角速度的測量。與傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀相比,光纖陀螺儀具有全固態(tài)、無機(jī)械轉(zhuǎn)動部件、可瞬時啟動、動態(tài)范圍大、高可靠性、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn),使其逐漸成為了當(dāng)今具有極強(qiáng)競爭力的新型陀螺儀。但溫度影響是光纖陀螺研制和工程化過程中需要解決的一個重要問題,它對光纖陀螺性能的影響主要是光纖陀螺中的光學(xué)器件性能受溫度影響很大;光纖陀螺中的光纖環(huán)存在溫度梯度效應(yīng),它

2、會產(chǎn)生熱導(dǎo)致非互易性噪聲;光纖陀螺中的電路噪聲在不同的溫度情況下也會影響其輸出精度;光纖陀螺的殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇等也對光纖陀螺的溫度性能有很大的影響。解決這一關(guān)鍵問題,采用溫度控制系統(tǒng)對光纖陀螺的工作環(huán)境進(jìn)行恒溫控制,能有效保證光纖陀螺的輸出精度,這對于提高光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度具有重要的實(shí)際意義。
　　 課題以提高船用光纖陀螺的輸出精度為目標(biāo),研究并設(shè)計(jì)光纖陀螺精密溫控系統(tǒng)。測溫模塊是溫度控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一,任何一個溫

3、度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對被控對象溫度的控制,都是以設(shè)定溫度與實(shí)測溫度之間的誤差作為控制算法的一個最重要的輸入量,然后進(jìn)行適當(dāng)控制,也就是說實(shí)測溫度精度越高,控制就會越精確。所以研究如何提高測溫模塊的測量精度對實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。首先,對現(xiàn)有溫控系統(tǒng)在硬件電路設(shè)計(jì)、測溫補(bǔ)償算法和控制算法等方面存在的不足進(jìn)行了細(xì)致的分析。其次,針對現(xiàn)有恒壓源非平衡電橋測溫電路存在非線性誤差大、靈敏度低和輸出精度不高等問題,完成了雙恒流源非平

4、衡電橋測溫電路的設(shè)計(jì),研究基于最小二乘線性擬合和數(shù)字低通濾波的溫度補(bǔ)償算法,通過硬件電路和軟件補(bǔ)償相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)高精度測溫模塊。
　　 系統(tǒng)測溫模塊決定了溫控系統(tǒng)的測溫精度,溫度控制模塊則決定了溫控系統(tǒng)能否按照期望的特性實(shí)現(xiàn)溫控箱體的精確控制,而高可靠性的控制算法和精密的驅(qū)動電路是實(shí)現(xiàn)精密溫度控制的必備條件。針對現(xiàn)有脈寬調(diào)制控制方式存在“死區(qū)”問題,采用高度集成開關(guān)型驅(qū)動芯片MAX1968來實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行器的雙向電流控制。針對傳統(tǒng)