基于高灵敏超导探测器的新型脉冲光高精度光纤陀螺技术研究

发布时间：2024-05-26 22:01

　　高精度光纤陀螺的精度主要由光纤陀螺检测噪声决定,一般可用角随机游走系数来表征,光纤陀螺的角随机游走主要由光路干涉信号的信噪比和信号处理引入的噪声决定。提出了基于高灵敏超导探测器的脉冲光高精度光纤陀螺技术方案和精度提升方法,实现了陀螺光信号的高灵敏检测,显著降低了光纤陀螺的热噪声,降低了相对强度噪声,并避免了连续光因调制切换引入的尖峰脉冲误差的影响,有效提升了光纤陀螺的精度水平。通过仿真分析,可将光纤陀螺的随机游走系数检测极限从3.53×10^-5(°)/h^1/2降低至1.6×10^-5(°)/h^1/2,减小了约54.7%。

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【部分图文】：

图1各噪声在脉冲光高精度光纤陀螺框图通道中的分布

总噪声iN主要包括热噪声ither、散粒噪声ishot、相对强度噪声iRIN等光路噪声,以及运放的输入电流噪声iIamp、运放的输入电压噪声iVamp、A/D转换的噪声iAD、D/A转换的噪声iDA和量化噪声iQ等电路噪声。光纤陀螺电路中的各项噪声比光纤陀螺光路噪声小1～3个数量....

图2不同相位偏置下光纤陀螺各噪声对随机游走系数的贡献

表1高精度光纤陀螺典型设计的参数Table1Typicaldesignparametersofhigh-precisionFOG参数名称符号量纲取值Boltzmann常数kBJ/K1.38×10-23电子电量eC1.6×10-19真空中的....

图3探测器的“尖峰脉冲”信号输出

“尖峰脉冲”的振铃效应使得其后端信号产生阻尼振荡,对光纤陀螺的采样造成干扰。高低温下由于光纤环光纤长度以及折射率的变化,“尖峰脉冲”的宽度会发生改变,使得“尖峰脉冲”对有用信号的影响也随着温度变化。离“尖峰脉冲”越近,这种影响越严重[5],如图3所示。试验结果分析[6],光纤陀螺....

图4脉冲光高精度光纤陀螺信号处理电路结构示意图

为了实现高精度光纤陀螺的脉冲光信号高灵敏检测,本文提出了基于同步脉冲控制的陀螺全数字闭环处理方案,如图4所示。由陀螺FPGA控制陀螺脉冲光调制、超导探测器的开启与关闭、A/D采集、信号解调和调制等。

本文编号：3982359