針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試諧振式光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)時(shí)存在的測(cè)試精度受限于轉(zhuǎn)臺(tái)性能影響的問(wèn)題,提出一種基于鋸齒波等效輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)測(cè)試方法.通過(guò)在相位調(diào)制器上疊加鋸齒波偏頻信號(hào)用于模擬角速度輸入,分析了實(shí)際轉(zhuǎn)臺(tái)輸入和模擬角速度輸入下諧振式光纖陀螺閉環(huán)傳遞函數(shù),推導(dǎo)了偏頻鋸齒波信號(hào)參數(shù)與實(shí)際輸入角速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,理論證明了其技術(shù)可行性.搭建了基于鋸齒波偏頻的陀螺標(biāo)度因數(shù)測(cè)試系統(tǒng),對(duì)研制的陀螺樣機(jī)進(jìn)行了標(biāo)度因數(shù)及非線性度測(cè)試,基于鋸齒波偏頻方法測(cè)得的陀螺標(biāo)度因數(shù)與實(shí)際轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試結(jié)果基本一致,且標(biāo)度因數(shù)非線性度從0.42%優(yōu)化到0.26%.研究表明基于鋸齒波偏頻的諧振式光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)快速標(biāo)定測(cè)試方法不僅可以精確測(cè)得標(biāo)度因數(shù),還可有效抑制轉(zhuǎn)臺(tái)振動(dòng)等環(huán)境干擾引入的測(cè)量誤差. 

【文章來(lái)源】：光子學(xué)報(bào). 2020,49(03)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

RFOG閉環(huán)控制仿真分析

搭建的基于鋸齒波偏頻的RFOG標(biāo)度因數(shù)測(cè)試系統(tǒng)如圖3，包括中心波長(zhǎng)為1 550.12nm、譜線寬度為5kHz的半導(dǎo)體激光器，腔長(zhǎng)為20m、直徑為0.105m的光纖諧振腔，數(shù)字閉環(huán)處理電路發(fā)生50kHz調(diào)制三角波信號(hào)，施加在相位調(diào)制器其中一個(gè)電極上．另外一個(gè)電極連接信號(hào)發(fā)生器以產(chǎn)生偏頻鋸齒波，由于相位調(diào)制器的半波電壓為6.84V，因此固定鋸齒波峰峰值為13.68V，而通過(guò)改變鋸齒波頻率大小實(shí)現(xiàn)不同模擬轉(zhuǎn)速輸入．根據(jù)式（8）并代入相關(guān)參數(shù)，確立鋸齒波頻率與模擬轉(zhuǎn)速大小之間的關(guān)系如表1，其中正負(fù)轉(zhuǎn)速通過(guò)控制鋸齒波的占空比進(jìn)行設(shè)置．

圖1為基于鋸齒波偏頻等效輸入時(shí)RFOG標(biāo)度因數(shù)測(cè)試系統(tǒng)原理圖．由窄線寬半導(dǎo)體激光器（Laser Diode,LD）發(fā)出的光首先經(jīng)過(guò)起偏器P，在Y分支分光成兩束，并分別受相位調(diào)制器（Phase Modulator,PM)PM1和PM2的相位調(diào)制，通過(guò)光纖耦合器C1的兩個(gè)端口耦合進(jìn)入光纖環(huán)形諧振腔（Fiber Ring Resonator,FRR），形成沿諧振腔順時(shí)針（Clockwise,CW）和逆時(shí)針（Counter-clockwise,CCW）方向傳播的兩束光，然后分別經(jīng)C2的兩個(gè)端口到達(dá)探測(cè)器（Photodetecters,PD)PD1和PD2．為隔離探測(cè)器端面反射光對(duì)信號(hào)光的影響，在進(jìn)入PD1和PD2之前增加兩個(gè)光隔離器（Isolator,ISO）以確保單向光傳輸，隨后進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理電路（Digital Signal Processor,DSP）進(jìn)行信號(hào)處理，根據(jù)CW路輸出光信號(hào)反饋?zhàn)饔糜隍?qū)動(dòng)控制電路（Driving Control Circuit,DCC）控制激光器，使出射光頻率跟蹤鎖定CW光路的諧振頻率點(diǎn)，此時(shí)CCW路輸出光信號(hào)反映轉(zhuǎn)動(dòng)角速度．設(shè)置相位調(diào)制器上信號(hào)源接線如圖1，系統(tǒng)采用三角波調(diào)制解調(diào)方式[13-14]，調(diào)制三角波由DSP發(fā)生，用于模擬轉(zhuǎn)臺(tái)輸入的偏頻鋸齒波的頻率和幅度由信號(hào)發(fā)生器（Signal Generator,SG）進(jìn)行設(shè)置和在線修改，方便模擬不同的轉(zhuǎn)速大小．三角波信號(hào)和鋸齒波信號(hào)串聯(lián)，信號(hào)負(fù)端相連并接地，三角波信號(hào)的正端連接到PM1的上電極和PM2的下電極，鋸齒波信號(hào)的正端連接到PM1的下電極和PM2的上電極．因此在同一時(shí)刻，CW和CCW光路受到幅值相等，相位相反的相位調(diào)制，一方面能夠有效抑制背向散射光本身光強(qiáng)對(duì)信號(hào)光的影響，另一方面相反的相位調(diào)制對(duì)應(yīng)反向的頻率偏置，剛好對(duì)應(yīng)角速度引起的CW光路和CCW光路頻率的反向變化．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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