[发明专利]一种提高光纤陀螺零偏稳定性的方法

说明书

本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种提高光纤陀螺零偏稳定性的方法，探测器将探测出的电压信号分别输出给多个并联的AD转换器；多个AD转换器转换成数字信号后再经调制解调为角速度信号；其中一个AD转换器一路输出给加法器，另一路将未优化的角速度信号输出给选择开关，其余AD转换器分别将信号输出给加法器；加法器将收到的所有AD转换器的角速度信号叠加调整后，形成优化的角速度信号输出给选择开关，选择开关选择优化或未优化的角速度信号反馈给DA转换器。本发明提供的方法能够满足日益增长的陀螺精度需求，并且成本低，采样速度快，具有工程应用价值。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种提高光纤陀螺零偏稳定性的方法。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速率传感器，具有全固态结构、抗冲击振动、动态范围大、频带宽、易于数字化实现等优点。光纤陀螺光源发出的光波经过光纤耦合器和Y波导相位调制器后，分成两束光波在光纤环圈中相反的两个方向传输，而后到达Y波导相位调制器时发生干涉。当光纤陀螺存在一个旋转角速率时，光纤环圈内相向传输的两束光波经历的光程不同，产生相位差，该相位差的大小与旋转角速率成正比。为实现光纤陀螺闭环工作，必须在光纤环圈中引入大小相等、方向相反的非互易补偿相移，以抵消由于每个光纤环圈转动产生的Sagnac相移，使光纤陀螺始终工作在零相位差点附近。在引入补偿相位的同时，即可获得陀螺的输入转速信息。

数字闭环光纤陀螺信号处理方案采用方波偏置调制、阶梯波反馈。探测器输出信号先经过滤波、放大，经A/D的采样，由FPGA读入并进行同步信号解调。该解调值经数字积分器积分后控制反馈阶梯波的阶梯高度，在FPGA内产生的阶梯波经对应的D/A转换运放放大后加到对应的Y波导相位调制器上。阶梯波产生的相移随着阶梯高度的变化而变化，在通过闭环系统不断调整后达到平衡状态，此时阶梯波的阶梯高度正比于萨格纳克相移，此阶梯波高度值数据与温度采集数据打包后由一个RS422接口送出，送达导航设备作为转速信息。

陀螺精度的提升意味着敏感输入的角速度越来越小，光纤陀螺探测器输出的电压信号也越小。这就要求光路、电路的噪声起码不能超过探测器的输出电压大小。调制解调电路的AD转换器的量化噪声是调制解调电路的主要噪声之一。AD转换器的转换位数越高，其量化噪声越小。但是在实际工程使用中，一方面单个AD转换器的转换位数和转换速度无法持续提高，AD转换器的量化噪声无法持续变小；另一方面即使单个AD转换器的位数和速度持续提高到满足要求，其价格也将指数级增加，工程应用中无法大量使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高光纤陀螺零偏稳定性的方法，通过并联多个AD转换器，有效消除了AD转换器、探测器及前放电路的共模噪声，有效提高了陀螺的零偏稳定性。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种提高光纤陀螺零偏稳定性的方法，其包括如下步骤：

S1：光源发出的光波经过光纤耦合器及Y波导相位调制后，分成两束光波在光纤环圈中沿相反的两个方向传输，而后到达Y波导相位调制后发生干涉，再返回到光纤耦合器；

S2：探测器探测出光纤耦合器的电压信号分别输出给多个并联的AD转换器；

S3：多个AD转换器将收到的电压信号分别转换成数字信号后再经调制解调为角速度信号；

S4：其中一个AD转换器将调制解调后未优化的角速度信号分为两路，一路输出给加法器进行优化，另一路直接将未优化的角速度信号输出给选择开关，其余AD转换器分别将调制解调后的角速度信号输出给加法器，加法器将收到的所有AD转换器的角速度信号进行叠加后再进行幅度调整，得到优化后的角速度信号输出给选择开关，选择开关在未优化的角速度信号与优化后的角速度信号之间选择一路反馈给DA转换器，并经DA转换器转化成电压信号，再经过运算放大器放大后反馈给Y波导形成闭环；

进一步，S2中多个并联的AD转换器位数相同。