[发明专利]一种用于光纤陀螺动态性能评测的信号同步方法

摘要

本发明公开了一种用于光纤陀螺动态性能评测的同步信号采集方法。包括如下步骤：(1)将光纤陀螺固定在角振动台上，利用校准过的高精度编码器输出转速信息；(2)同步信号采集模块实现对光纤陀螺和编码器数据的采集；(3)利用本发明提出的方法计算出延迟，并对光纤陀螺采集程序进行反馈控制；(4)同步信号采集模块将同步的两路信号打包发送至上位机。本发明可以实现对两路数据的同步接收，适用于任意频率的光纤陀螺和角振动台编码器，具有普适性；实验结果显示本方法可以大幅降低两信号间同步误差。本发明可以很好地满足计量领域对多路信号同步性的要求，有广泛的应用前景。

主权项

1.一种用于光纤陀螺动态性能评测的同步信号采集方法，其特征在于包括以下步骤：(1)角振动台以预设频率、振幅做简谐运动；(2)由于角振动台做简谐运动，因此编码器输出的角度值可以表示为：s1＝A*sin(2π*f*t)由于两路信号存在延时Δt，光纤陀螺输出的角度值为：s2＝A*sin[2π*f*(t+Δt)]可以得到两信号同步误差为：其中：s1为编码器输出的角度值，s2为光纤陀螺输出的角度值，A为角振动台预设的振幅，f为角振动台预设振动频率，Δt为两信号间的时间延时量；可以看出，信号同步误差与振幅、振动频率、信号间延时相关，其中分量中Δt只对该分量造成时序上的移动，对同步误差Δs幅值造成的影响可以忽略，因此可以将视为Δs的幅值量；设同步误差Δs的幅值为A’，可以得到(3)信号同步采集模块以相同的采样频率对编码器及光纤陀螺进行采样，其中编码器输出信号为角度，光纤陀螺输出信号为角速度，由此获得光纤陀螺输出信号系列D_c{m}和编码器输出信号系列D_s{m}；(4)编码器输出信号系列D_s{m}对应的角度值为s1，通过积分计算出光纤陀螺输出信号系列D_c{m}对应的角度值为s2，通过快速傅里叶变换出同步误差Δs的幅值A’，其过程为：Δs信号可以表示为：Δs(t)＝Δs(t+kT)其中T为函数周期，k＝0，1，2，...；将其用如下的傅立叶级数表征：其中a₀、a_n、b_n和c_n分别为：其快速傅里叶变换的表达式为其中N为采样点数，i表示虚数，Δs(n)为Δs的离散信号。快速傅里叶计算结果乘以2/N再求模即可得到基于连续信号傅立叶级数等效的各次谐波幅值，为求振动频率f下的幅值，只需取其中Fs为采样频率；此时计算出的c_n即为A’，最后通过公式：计算出两信号间的时间延时量；(5)信号同步采集模块根据计算出的延时结果，向光纤陀螺数据采集模块传输相应延时时间量。光纤陀螺采集模块提前或延迟相应时间向光纤陀螺下达发送数据的指令，并接受陀螺返回的相应数据，即可实现角编码器信号与光纤陀螺信号在时域上的精确对准，达到信号同步的目的；(6)信号同步采集模块将采集到的两路同步信号打包发送至上位机。