雙光源冗余光纖陀螺測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、光纖陀螺儀廣泛應(yīng)用于各種航天器和武器裝備，其應(yīng)用特殊性要求其具有高可靠性，雙光源四軸光纖陀螺采用冗余設(shè)計，其中敏感軸部分包括三個兩兩相互垂直的工作軸和一個備用軸，當(dāng)工作軸性能惡化，輸出數(shù)據(jù)異常時，即啟動備用軸；光源部分包含一個工作光源和一個備用光源，當(dāng)工作光源功率異常時，系統(tǒng)即啟動備用光源。冗余設(shè)計在原有單光源單軸、單光源三軸的基礎(chǔ)上進一步提高了陀螺的可靠性。
　　光纖陀螺的閉環(huán)數(shù)據(jù)是閉環(huán)控制回路反饋和輸出的原始數(shù)據(jù)，更加詳細的包

2、含了反映陀螺性能的噪聲及動態(tài)信息，因此獲得陀螺的閉環(huán)數(shù)據(jù)可進一步優(yōu)化光纖陀螺噪聲抑制和閉環(huán)控制算法。光纖陀螺濾波輸出數(shù)據(jù)是閉環(huán)輸出經(jīng)過數(shù)字濾波器平滑、放大之后的輸出，對閉環(huán)輸出進行了降噪處理，濾波后輸出數(shù)據(jù)減少了電路噪聲和光路噪聲對陀螺性能的影響，輸出的光纖陀螺的數(shù)據(jù)信息更加精確。為了獲取陀螺閉環(huán)和濾波后輸出數(shù)據(jù)，本文開展了以下研究：
　　一、光纖陀螺閉環(huán)和濾波輸出數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)設(shè)計。對于閉環(huán)數(shù)據(jù)的采集，基于測試所需的雙光源四軸光纖

3、陀螺的結(jié)構(gòu)以及大于200m的光纖環(huán)長度，完成了閉環(huán)數(shù)據(jù)多功能測試系統(tǒng)的需求分析，明確了測試系統(tǒng)功能，在完成需求分析的基礎(chǔ)上對構(gòu)成多功能測試系統(tǒng)整體的軟硬件模塊及其主體實現(xiàn)功能進行了設(shè)計，并且對設(shè)計過程中遇到的關(guān)鍵技術(shù)進行了攻關(guān)和研究。對于陀螺濾波數(shù)據(jù)的采集，設(shè)計中采用了低速采集的模式，即指陀螺輸出的數(shù)據(jù)在測試系統(tǒng)主控芯片內(nèi)進行1s累加、移位，實現(xiàn)每秒向上位機發(fā)送一個采集數(shù)據(jù)，低速采集可實現(xiàn)對陀螺一般性能的測試，如靜態(tài)測試（零偏、零漂）、

4、標度測試、閾值測試、振動測試、溫度測試等的數(shù)據(jù)測試采集。
　　二、光纖陀螺閉環(huán)和濾波輸出數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)實現(xiàn)。該部分內(nèi)容首先完成了基于FPGA主控芯片和高速USB控制芯片的光纖陀螺閉環(huán)和濾波輸出數(shù)據(jù)測試采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分，包括電路原理圖設(shè)計和PCB繪制；然后根據(jù)測試系統(tǒng)的各模塊功能和軟件需求分析，完成了可編程器件FPGA、高速USB控制芯片和上位機顯控軟件的程序編寫調(diào)試，最后對閉環(huán)和濾波輸出數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)進行了功能展示，結(jié)果表明系統(tǒng)