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陀螺仪用来检测运动物体相对惯性空间的角速率,在惯性传感领域有着广泛应用。陀螺仪的检测精度可以直观地反映出一个国家的军事水平,因此有着极高的研究价值。干涉式光纤陀螺通过测量载体运动所引起的Sagnac效应获得其输入角速率,相比机电式陀螺或激光陀螺等其他光电式陀螺具有精度高、使用寿命长、体积小、成本低的优势。本文针对干涉式光纤陀螺的光源稳定控制技术和数字闭环检测技术进行了研究。 为提高干涉式光纤陀螺中光源输出信号的稳定性,本文设计了一种基于“恒流+温控”方案的驱动电路,该方案通过对驱动电流和光源管芯温度的有效控制,从而间接地保证了光源的输出光功率和波长稳定。对比论述了光纤陀螺对信号的两种检测原理,闭环信号检测相对于开环信号检测的测量范围更广,检测精度更高,系统的结构也更为简易,符合当前社会对光纤陀螺高精度和小型化的需求。设计了基于FPGA为信号核心处理单元的闭环检测电路,主要包括有信号检测模拟电路、数字闭环检测电路和反馈驱动电路三大模块。信号检测模拟电路实现对携带相位信息的光信号的光电转换,并将转换后的模拟电压信号转换为数字信号;数字闭环检测电路的作用是对数字信号进行解调、反馈信号的生成和角速率信息的输出;反馈驱动电路将阶梯波信号和偏置调制信号转变为作用于相位调制器的电压模拟信号。系统通过UART实现FPGA与上位机的通信。光源驱动电路和闭环数字检测电路设计完成之后均做了性能测试。 测试结果表明:光源驱动电路有效地改善了光源的电流漂移和温度漂移,最大电流偏差在0.5mA以内;在-40℃~60℃温度范围内,光源输出的中心波长稳定在1310±0.3nm,光功率稳定性小于7μW。闭环信号检测电路能够提取到100KHz的光信号,并完成对信号的调制解调和反馈。系统在常温条件下的零偏为22.154°/h,标度因数为341.72bit/°/s,标度因数非线性为1109.41ppm。所设计的光源驱动电路和信号检测电路满足指标要求,达到了预期效果。