通信網(wǎng)banner.jpg)
摘 要：光纖陀螺儀是一種用來測量角速度的傳感器。為了檢測調(diào)制解調(diào)電路是否符合設(shè)計(jì)要求，并提高陀螺的實(shí)際應(yīng)用精度，本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的光纖陀螺儀模擬表頭及其測試系統(tǒng)，能有效地檢測調(diào)制解調(diào)電路的性能。
光纖陀螺是激光陀螺的一種，是慣性技術(shù)和光電子技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。它利用Sagnac干涉效應(yīng)，用光纖構(gòu)成環(huán)形光路，并檢測出隨光纖環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的兩路超輻射光束之間的相位差，由此計(jì)算出光纖環(huán)旋轉(zhuǎn)的角速度。光纖陀螺儀主要由兩個(gè)部分組成。伺服于表頭的調(diào)制解調(diào)電路根據(jù)輸入的電信號(hào)，經(jīng)過相應(yīng)的變換后形成反饋信號(hào)送至表頭的相位調(diào)制器中。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，相應(yīng)的調(diào)制解調(diào)電路應(yīng)該根據(jù)溫度、振動(dòng)等情況做出相應(yīng)的改變，才能最大限度地保證陀螺的精度要求。本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的測試系統(tǒng)，模擬光纖陀螺儀的表頭，并檢測調(diào)制解調(diào)電路的性能。
模擬表頭的基本原理及結(jié)構(gòu)
表頭的主要功能是將Sagnac效應(yīng)產(chǎn)生的光程差所引起的相位變化通過回路耦合器轉(zhuǎn)換為光功率的變化，再通過探測器探測后以電信號(hào)的形式輸出至調(diào)制解調(diào)電路中。數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。從調(diào)制解調(diào)電路中采樣來的原始參數(shù)值，經(jīng)過模擬表頭內(nèi)數(shù)字信號(hào)處理，可將輸入調(diào)制解調(diào)電路的實(shí)際表頭信號(hào)還原出來。得到初始還原值之后，通過在模擬表頭中進(jìn)行修改、加載不同類型的參數(shù)值，從而檢測調(diào)制解調(diào)電路中相應(yīng)的性能指標(biāo)。
圖1 數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
本文所設(shè)計(jì)的模擬表頭系統(tǒng)遵循了一般數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺系統(tǒng)的基本原理，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上發(fā)生了變化。調(diào)制解調(diào)電路在本系統(tǒng)中處于被動(dòng)地位，而表頭作為系統(tǒng)的主體。同時(shí)，用一個(gè)自主設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)代替了光纖陀螺儀的表頭部分。模擬表頭及其測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 模擬表頭及其測試系統(tǒng)框圖
圖中，PC上位機(jī)的工作十分重要，它不僅控制調(diào)制解調(diào)電路和模擬表頭系統(tǒng)的協(xié)同工作，而且要將所采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并完成關(guān)鍵的軟件編寫和植入工作。
