[发明专利]一种适用于干涉式光纤陀螺的检测电路系统误差的开环测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对误差信号的测试方法，更特别地说，是指一种适用于干涉式光纤陀螺的信号处理装置(检测电路)中调制串扰误差的开环测试方法。

背景技术

干涉式光纤陀螺是一种测量角速度的仪器，其硬件包括光源1、耦合器2、Y波导3、光纤环4、光电探测器5和信号处理装置6(也称角速度信息的检测电路)组成(请参见图1所示)。所述的信号处理装置6包括用于对光电探测器5输出的光功率信号f₁进行滤波放大的前放滤波电路61，然后滤波放大的光功率信号顺次经A/D转换器62、中心处理器63、D/A转换器64和放大调理电路65后输出调制信号作用到Y波导3上(请参见图2所示)；所述的晶振电路66提供中心处理器63所需的时钟信息；所述中心处理器63可以由DSP芯片实现、也可以由FPGA芯片实现、也可以由DSP芯片+FPGA芯片实现。干涉式光纤陀螺对角速度的测量是通过在光纤环4中传播的两束相向的光在光纤陀螺自身的转动中，引起的非互易相位差的大小来表征的。陀螺是一种敏感相对于惯性空间角运动的装置。它作为一种重要的惯性敏感器，用于测量运载体的姿态角和角速度，是构成惯性系统的核心器件。可以应用在飞行器导航、舰船导航和陆用导航中。

干涉式光纤陀螺环形干涉仪中，光波在Y波导3和耦合器2之间的两路光路的群传输时间之差倒数的二分之一称为光纤陀螺的本征频率(eigen frequency)。光纤陀螺最小互易性结构的光功率响应是一个隆起的余弦函数，为了获得较高的灵敏度，故给该信号施加一个偏置，使之工作在一个响应斜率不为零的点附近。而Y波导3中的寄生非线性或振幅调制可能会削弱偏置的质量。在Y波导3非线性的情况下，一种简单的解决方法是使光纤陀螺环工作在本征频率(或其奇次谐波)上，因此，光纤陀螺的信号处理装置6通常都是基于其本征频率来设计其控制时序的。

在数字闭环光纤陀螺中，调制、解调技术是提高光纤陀螺精度、改善陀螺抗干扰能力的重要手段，闭环反馈控制技术是提高陀螺动态范围、改善标度因数线性度的重要方法，但这两项技术也导致信号检测电路设计复杂，引入多项检测误差。其中最主要的一项检测误差为调制串扰误差，是由于调制信号通过光路和电路串扰到闭环前向通道中产生，是数字闭环光纤陀螺特有的一种误差。

发明内容

为了测试干涉式光纤陀螺的信号处理装置(检测电路)中的调制串扰信号f₂并恢复其原始波形，本发明提出一种适用于干涉式光纤陀螺的检测电路调制串扰误差的开环测试方法。该开环测试方法采用数字式逐点平均扫描方式对调制串扰信号f₂进行扫描，然后对获取的扫描信号进行累加平均的融合处理，最后复原得到调制串扰信号f₂的原始波形。本发明方法利用了调制串扰信号f₂的干扰源为调制方波同频的周期信号，因此能够有效地测量出光电转换后的探测器信号受到同频周期信号干扰的情况。

本发明的一种适用于干涉式光纤陀螺的检测电路系统误差的开环测试方法，所述检测电路(信号处理装置)包括有前放滤波电路、A/D转换器、中心处理器、D/A转换器、放大调理电路和晶振电路；前放滤波电路对光电探测器输出的光功率信号f₁进行滤波放大处理，然后滤波放大后的光功率信号经A/D转换器后形成调制串扰信号f₂输出给中心处理器；为了实现对调制串扰信号f₂依照图3所示的周期性波形进行数字式逐点平均扫描，并将扫描获得的信息进行处理的步骤为：

第一步：采样时序控制单元控制时钟信息t来获得调制串扰信号f₂进行数字式逐点平均扫描的采样时间点t₀；

第二步：在采样时间点t₀上，对调制串扰信号f₂在一个干扰信号的周期T内均匀采样M次，并将采样值x_ij储存在相应的采样寄存单元中；

所述采样值x_ij中i表示循环次数，i＝1，2，...N，N表示设定的最大循环次数；

所述采样值x_ij中j表示采样次数，j＝1，2，...M，M表示设定的最大采样次数；

第三步：多路选择单元依据顺时方式对采样寄存单元A、采样寄存单元B至采样寄存单元M中的采样值进行通道选通；

第四步：移位累加存取单元对接收到的采样寄存单元A中的采样值进行移位累加处理，得到第一个累加和；