【摘要】：目前,光纖陀螺在慣導(dǎo)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛地重視,雖然它的起步比較晚,但是發(fā)展迅猛,在很多領(lǐng)域已經(jīng)代替了傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺,成為慣導(dǎo)領(lǐng)域不可或缺的敏感器件之一。它是以sagnac效應(yīng)為基本理論的,與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺相比,具有動(dòng)態(tài)范圍寬、成本低、可靠性高等特點(diǎn)。隨著光纖陀螺的不斷發(fā)展,其精度和穩(wěn)定性也在不斷地提高,但同時(shí),許多內(nèi)部或外部的因素也在制約著光纖陀螺性能的進(jìn)一步提高。光纖陀螺系統(tǒng)噪聲的存在是限制其性能提高的主要因素之一,這就使得降噪技術(shù)成為光纖陀螺領(lǐng)域的一個(gè)熱門研究方向,世界上許多國家已經(jīng)研究出幾種降噪的方法,并得到了廣泛應(yīng)用,但是還有許多的改進(jìn)之處,需要對噪聲進(jìn)行更深一步的分析和研究。本文在對某型號光纖陀螺噪聲分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種噪聲相減法,并提出一種延時(shí)時(shí)間反饋控制算法,運(yùn)用這種方法對某型號光纖陀螺進(jìn)行降噪實(shí)驗(yàn),并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解算和分析。其主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn):首先,對干涉式光纖陀螺中的光路噪聲進(jìn)行分析,介紹了光纖陀螺中常見的幾種誤差源及其抑制技術(shù)和方法,并著重研究在使用摻鉺光纖光源的高精度光纖陀螺中的三種主要噪聲,即散粒噪聲、熱噪聲和相對強(qiáng)度噪聲,通過對其光路噪聲信噪比的分析,得出結(jié)論即相對強(qiáng)度噪聲是其中最主要的噪聲源。其次,對光纖陀螺的噪聲進(jìn)行數(shù)學(xué)建模及simulink仿真,分析光纖陀螺系統(tǒng)輸入噪聲與陀螺輸出之間的關(guān)系;介紹了目前世界上通用的兩種主要的噪聲抑制的方法,并對比這兩種方法,分析其各自的優(yōu)劣,最終選擇采用噪聲相減法;介紹兩種降噪算法,并選擇自適應(yīng)濾波算法對噪聲進(jìn)行處理。再次,通過對降噪方案的具體分析,確定了硬件電路的結(jié)構(gòu),使用altium designer軟件完成硬件電路的原理圖和PCB圖,并選用合適的元器件完成電路系統(tǒng)的搭建;在軟件設(shè)計(jì)上提出一種延時(shí)反饋控制算法并對其加以詳細(xì)研究和說明。最后,完成相關(guān)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了噪聲相減法的可行性;采用設(shè)計(jì)的硬件電路板和提出的算法對實(shí)驗(yàn)室某型號光纖陀螺做噪聲抑制實(shí)驗(yàn),并用Allan方差對陀螺輸出進(jìn)行降噪效果評估。
【圖文】：

環(huán)光纖陀螺。逡逑１９９４年Ｌｅｖｅｌ？提出了四態(tài)波調(diào)制以提高雙閉環(huán)時(shí)的復(fù)位效率。同年，美國的專利逡逑５３３１４０４中提出的抑制光源ＲＩＮ噪聲的方案如圖１．１所示［７］，該方案的思想就是噪聲相逡逑減，將耦合器未用的一端口引出，用于采集光源的ＲＩＮ噪聲，然后用傳感器信號與之逡逑相減達(dá)到噪聲的抑制，由于傳感器信號與采集的光源ＲＩＮ噪聲經(jīng)過的路程不同，中間逡逑多了一個(gè)光纖環(huán)，因此存在一個(gè)延時(shí)，所以在采集光源ＲＩＮ噪聲之前加入一個(gè)與干涉逡逑儀相同的光纖環(huán)，使之與傳感器信號不存在延時(shí)，再通過相減抑制光源的ＲＩＮ噪聲。逡逑光源邋Ｌ逡逑邐＼邐（光纖環(huán)）逡逑測器邐光纖環(huán)）逡逑丨邋「■」邐Ｖ邋ｙ邋｜光電探逡逑測器逡逑，１邋，逡逑邐ｄ，器邋ｆ邐１邋ｍＴ逡逑交流Ｔz1合邐丨＇」Ｉ邐Ｉ鎖定放大逡逑放大￣￣１邋（}0Ｉ邐１輸出逡逑圖１．１光源ＲＩＮ噪聲抑制方案圖逡逑邐

環(huán)光纖陀螺。逡逑１９９４年Ｌｅｖｅｌ？提出了四態(tài)波調(diào)制以提高雙閉環(huán)時(shí)的復(fù)位效率。同年，美國的專利逡逑５３３１４０４中提出的抑制光源ＲＩＮ噪聲的方案如圖１．１所示［７］，該方案的思想就是噪聲相逡逑減，將耦合器未用的一端口引出，用于采集光源的ＲＩＮ噪聲，然后用傳感器信號與之逡逑相減達(dá)到噪聲的抑制，由于傳感器信號與采集的光源ＲＩＮ噪聲經(jīng)過的路程不同，中間逡逑多了一個(gè)光纖環(huán)，因此存在一個(gè)延時(shí)，，所以在采集光源ＲＩＮ噪聲之前加入一個(gè)與干涉逡逑儀相同的光纖環(huán)，使之與傳感器信號不存在延時(shí)，再通過相減抑制光源的ＲＩＮ噪聲。逡逑光源邋Ｌ逡逑邐＼邐（光纖環(huán)）逡逑測器邐光纖環(huán)）逡逑丨邋「■」邐Ｖ邋ｙ邋｜光電探逡逑測器逡逑，１邋，逡逑邐ｄ，器邋ｆ邐１邋ｍＴ逡逑交流Ｔz1合邐丨＇」Ｉ邐Ｉ鎖定放大逡逑放大￣￣１邋（}0Ｉ邐１輸出逡逑圖１．１光源ＲＩＮ噪聲抑制方案圖逡逑邐
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2573397