Sagnac光纖干涉儀的數(shù)字式閉環(huán)技術研究.pdf

1、Sagnac光纖干涉儀，亦稱之為干涉式光纖陀螺(IFOG)，是一種基于Sagnac效應，用來測量旋轉(zhuǎn)角速度的設備。其中數(shù)字閉環(huán)檢測方案的光纖陀螺以其動態(tài)范圍廣、精度高等優(yōu)點，在工業(yè)界有著廣泛的應用。
　　 本文對數(shù)字閉環(huán)檢測方案的光纖陀螺技術作了研究。首先，分析了光路結(jié)構(gòu)、器件、噪聲及其誤差機理。其次，針對閉環(huán)檢測方案作系統(tǒng)分析，得出穩(wěn)態(tài)角速度誤差為零和角度誤差為零的條件。設計了第二閉環(huán)以提高系統(tǒng)線性度穩(wěn)定性并對其作分析。第三，

2、分析了信號處理電路板的各個組成部分。然后，提出了可以提高光纖陀螺性能的幾種主要技術，分別是提出了新的光路結(jié)構(gòu)可以倍增系統(tǒng)靈敏度，消除了死區(qū)，擴展了最大量程。最后，對研制的兩種數(shù)字閉環(huán)式光纖陀螺樣機作性能測試。
　　 實驗結(jié)果如下。在常溫條件下，光纖陀螺的標度因數(shù)穩(wěn)定性為6.38ppm，零偏為-7.72°/h(含地球自轉(zhuǎn)在杭州的投影量-7.56°/h)，零偏不穩(wěn)定性為0.01°/h，隨機游走系數(shù)為0.002°√h。在-40℃～60

3、℃的全溫范圍內(nèi)，恒溫條件下測試，零偏重復性約為1°/h，零偏不穩(wěn)定性為0.01°/h，隨機游走系數(shù)為0.005°/√h。在以1℃/minn的變溫條件下，光纖陀螺性能較差，數(shù)字板及光纖線圈都會對輸出零偏有較大的影響。雙倍靈敏度光纖陀螺樣機僅在常溫下作測試，其標度因數(shù)穩(wěn)定性為60.2ppm(分立器件對性能的影響較大)，零偏為-7.45°/h(含地球自轉(zhuǎn)投影量-7.56°/h)，而零偏不穩(wěn)定性達到0.006°/h，隨機游走系數(shù)為0.002°/