光纤陀螺的死区误差消除方法研究

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基于Sagnac效应的干涉型光纤陀螺是一种固态的光学陀螺,与传统的机械式陀螺相比,它具有重量轻、寿命长、可靠性高、动态范围大等优点,被认为是捷联惯导系统的首选陀螺,并且已经在许多领域中得到了应用。本文首先详细的阐述了干涉型光纤陀螺的工作原理和基本结构,并且简要的描述了方波调制方案和阶梯波调制方案,为全文的讨论奠定了基础。研究了闭环光纤陀螺的系统结构及传递函数,这为分析和改进光纤陀螺的死区现象提供了依据。其次,本文对数字闭环光纤陀螺系统的阈值测试方法进行了详细介绍,主要介绍了速率转台法和回转台法,并对两种方法进行简单比较。阈值是光纤陀螺的一项主要静态指标,它描述的是陀螺能敏感的最小输入角速率,小于阈值的区域称为死区。由于光电检测器输出信号与相位调制器驱动信号之间的电耦合,闭环光纤陀螺的输出信号中会出现死区。本文介绍了死区产生的两大要素,并从调制信号串扰的角度对死区产生的机理进行分析。然后,针对死区误差产生机理的分析,分别从电路设计,补偿相位移,优化调制方法等方面进行消除方法研究,对多种调制解调方案进行了阐述,重点分析了被广泛采纳的随机调制相关解调方案。最后,对方波调制和随机调制进行了相应的仿真和对比,并结合实例进行仿真研究,由仿真结果可以看出,随机调制相关解调可有效的消除误差,提高系统精度。
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