光纖陀螺精密溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其研究.pdf

1、光纖陀螺是一種基于薩格奈克(Sagnae)效應(yīng)的光學(xué)傳感器,它利用固態(tài)的全光纖結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)載體旋轉(zhuǎn)角速度的測(cè)量。與傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀相比,光纖陀螺儀具有全固態(tài)、無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、可瞬時(shí)啟動(dòng)、動(dòng)態(tài)范圍大、高可靠性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),使其逐漸成為了當(dāng)今具有極強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的新型陀螺儀。但溫度影響是光纖陀螺研制和工程化過(guò)程中需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題,它對(duì)光纖陀螺性能的影響主要是光纖陀螺中的光學(xué)器件性能受溫度影響很大;光纖陀螺中的光纖環(huán)存在溫度梯度效應(yīng),它

2、會(huì)產(chǎn)生熱導(dǎo)致非互易性噪聲;光纖陀螺中的電路噪聲在不同的溫度情況下也會(huì)影響其輸出精度;光纖陀螺的殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇等也對(duì)光纖陀螺的溫度性能有很大的影響。解決這一關(guān)鍵問(wèn)題,采用溫度控制系統(tǒng)對(duì)光纖陀螺的工作環(huán)境進(jìn)行恒溫控制,能有效保證光纖陀螺的輸出精度,這對(duì)于提高光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度具有重要的實(shí)際意義。
　　 課題以提高船用光纖陀螺的輸出精度為目標(biāo),研究并設(shè)計(jì)光纖陀螺精密溫控系統(tǒng)。測(cè)溫模塊是溫度控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一,任何一個(gè)溫

3、度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象溫度的控制,都是以設(shè)定溫度與實(shí)測(cè)溫度之間的誤差作為控制算法的一個(gè)最重要的輸入量,然后進(jìn)行適當(dāng)控制,也就是說(shuō)實(shí)測(cè)溫度精度越高,控制就會(huì)越精確。所以研究如何提高測(cè)溫模塊的測(cè)量精度對(duì)實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。首先,對(duì)現(xiàn)有溫控系統(tǒng)在硬件電路設(shè)計(jì)、測(cè)溫補(bǔ)償算法和控制算法等方面存在的不足進(jìn)行了細(xì)致的分析。其次,針對(duì)現(xiàn)有恒壓源非平衡電橋測(cè)溫電路存在非線性誤差大、靈敏度低和輸出精度不高等問(wèn)題,完成了雙恒流源非平

4、衡電橋測(cè)溫電路的設(shè)計(jì),研究基于最小二乘線性擬合和數(shù)字低通濾波的溫度補(bǔ)償算法,通過(guò)硬件電路和軟件補(bǔ)償相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫模塊。
　　 系統(tǒng)測(cè)溫模塊決定了溫控系統(tǒng)的測(cè)溫精度,溫度控制模塊則決定了溫控系統(tǒng)能否按照期望的特性實(shí)現(xiàn)溫控箱體的精確控制,而高可靠性的控制算法和精密的驅(qū)動(dòng)電路是實(shí)現(xiàn)精密溫度控制的必備條件。針對(duì)現(xiàn)有脈寬調(diào)制控制方式存在“死區(qū)”問(wèn)題,采用高度集成開關(guān)型驅(qū)動(dòng)芯片MAX1968來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行器的雙向電流控制。針對(duì)傳統(tǒng)