光纤陀螺光电信号的分析与采集

光纤陀螺是建立在Sagnac效应基础上的光学干涉仪,主要用来检测外部载体的运动角速度。由于光纤陀螺是通过对微弱信号的检测处理来获取外部角速度信息,因此,光纤的特性、光波信号的特点,以及光纤特性对光波信号的影响都对光纤陀螺的性能具有很大的影响。 文章从光波的偏振态理论和光纤陀螺的互易性理论出发,研究光纤的特性以及光波信号在光纤中传播的特点,分析光学信号在光纤陀螺中的干涉原理以及光波在传播过程中的误差机理,对于提高光纤陀螺的精度和稳定性,减小光学信号误差对光纤陀螺的影响是十分有意义的。 光源是光波信号的源头,光源光功率和平均波长的稳定性直接影响到光纤陀螺的整体性能。文章分析了光源特性对陀螺的影响,以及光源控制电路的原理。电光相位调制器是数字闭环光纤陀螺系统中的关键部件,主要用于产生偏置相移,使整个闭环系统始终工作在零点附近。Y波导集成了Y分支和模式偏振两个部分,其主要性能指标对光纤陀螺都具有很大的影响,文中对Y波导进行了分析和试验探讨。 温度是光纤传感领域的一大难题,光纤陀螺也不例外。为了减小温度对光纤环的影响,我们采用了四机子绕线法,并且利用自行研制的半自动绕线机构完成了多个光纤环的绕制。文章主要从温度对光纤环的影响出发,结合实际工作,完成对该方面内容的分析。 在光纤陀螺数据处理系统中,干涉信号采集及其时序控制是非常关键的。以FPGA为技术背景,针对干涉信号的特点以及高速A/D转换器的性能与工作特点,文章分析了数据处理和A/D采样的控制程序,以及精确实现光纤陀螺高速数据的采样与转换的方法。最后,结合光纤陀螺干涉信号的输出,以Y波导为中心,构建闭环控制原理图,推导出系统的传递函数,探讨数字闭环光纤陀螺的反馈特性。