一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法与流程

本发明属于光纤陀螺的，具体涉及一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法。

背景技术：

1、光纤陀螺是一种基于sagnac效应的角速率传感器，与传统的机电陀螺相比，它具有无运动部件和磨损部件、寿命长、重量轻、运态范围大、精度高等优点。

2、光纤陀螺组成原理如图1所示。光源用于提供产生干涉信号的光载波，保偏耦合器用于将光源的光信号引入光纤线圈，并将由y波导返回的干涉信号引入探测器；y波导集成了相位调制器、偏振器、线圈分束器和单模滤波器的功能，实现对线圈输入的光信号和线圈输出的光干涉信号的偏振和单模滤波，输入角速度信号的反馈调制，光信号的分束和合束，对干涉信号的偏置调制；探测器用于探测干涉光信号，并将采集到的光信号转换为电信号。电信号经过固定增益放大器后，再进入a/d转换器，转换为数字信号，参考电压芯片为a/d转换器提供电平基准。数字信号在fpga处理单元中解调，获得闭环补偿后的相位误差信号，经数字积分后一方面作为陀螺角速度输出，另一方面作为闭环反馈的输入信号，经过第二次数字积分产生阶梯波，再与偏置调制信号叠加，送入d/a调制器，得到调制信号送y波导形成闭环。

3、a/d模拟输入有一定的范围，在中值附近有更好地线性度和精度。要保证光纤陀螺在低角速度下有足够好的精度，就需要更大的前置增益。但在大角速度或冲击环境下，模拟信号会远离a/d的线性区域，甚至超出输入范围，造成饱和。另一方面，a/d转换电路受温度等影响，导致采集的数字信号存在误差。a/d转换器的参考电压同样受温度、芯片性能等影响，导致a/d转换精度降低。同时，d/a调制器的输出也存在误差。

4、现在需要一种方案，减小甚至消除以上误差，提高光信号精度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法，通过相对量代替绝对量的思路，消除环境和元器件本身引起的绝对误差，不仅大幅度提高了模拟信号表征精度，更降低了对元器件选型的限制，提高了陀螺的环境适应性。

2、实现本发明的技术方案如下：

3、一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法，a/d电路参考电压由d/a调制电路提供；d/a调制电路输出到光纤环的同时，并联到a/d电路；前置放大电路替换为自动连续增益控制放大电路，放大电路的增益受模拟信号控制，使a/d电路始终工作在线性区。

4、进一步地，光纤陀螺上电后，d/a电路输出a/d电路可承受范围内的多点电压值信号。

5、进一步地，a/d电路采集到电压信号，与d/a电路设定值进行比对、修正，同时调节d/a输出的参考电压，保证所有电压值采集均可修正。

6、进一步地，a/d电路正产工作，采集模拟信号；自动增益控制电路开始工作，通过原始模拟信号的幅值调节增益，使a/d电路始终工作在线性区。

7、进一步地，自动增益控制电路将增益送至fpga，fpga将a/d数字信号恢复成原始电压信号。

8、有益效果：

9、1、本发明方法能够降低光纤陀螺模拟信号转换过程中的损耗，降低误差，有利于提升光纤陀螺的测量精度。

10、2、本发明能够消除环境和元器件本身引起的绝对误差。

11、3、本发明大幅度提高了模拟信号表征精度，更降低了对元器件选型的限制，提高了陀螺的环境适应性。

技术特征：

1.一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法，其特征在于，a/d电路参考电压由d/a调制电路提供；d/a调制电路输出到光纤环的同时，并联到a/d电路；前置放大电路替换为自动连续增益控制放大电路，放大电路的增益受模拟信号控制，使a/d电路始终工作在线性区。

2.如权利要求1所述的一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法，其特征在于，光纤陀螺上电后，d/a电路输出a/d电路可承受范围内的多点电压值信号。

3.如权利要求2所述的一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法，其特征在于，a/d电路采集到电压信号，与d/a电路设定值进行比对、修正，同时调节d/a输出的参考电压，保证所有电压值采集均可修正。

4.如权利要求1或3所述的一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法，其特征在于，a/d电路正产工作，采集模拟信号；自动增益控制电路开始工作，通过原始模拟信号的幅值调节增益，使a/d电路始终工作在线性区。

5.如权利要求4所述的一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法，其特征在于，自动增益控制电路将增益送至fpga，fpga将a/d数字信号恢复成原始电压信号。

技术总结
本发明公开了一种光纤陀螺模拟信号自适应调节方法，A/D电路参考电压由D/A调制电路提供；D/A调制电路输出到光纤环的同时，并联到A/D电路；前置放大电路替换为自动连续增益控制放大电路，放大电路的增益受模拟信号控制，使A/D电路始终工作在线性区；本发明通过相对量代替绝对量的思路，消除环境和元器件本身引起的绝对误差，不仅大幅度提高了模拟信号表征精度，更降低了对元器件选型的限制，提高了陀螺的环境适应性。

技术研发人员：李晓霞,姚廷伟,可伟,朱福祥,赵一鸣,吴盼良
受保护的技术使用者：河北汉光重工有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27