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慢光光纤陀螺信号检测电路设计
作 者: 刘博超
导 师: 陈兴林
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 慢光光纤陀螺 时间差检测 闭环相位检测 小波滤波
分类号: V241.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
本文以采用慢光技术的新型高灵敏度光纤陀螺为研究对象。在简要的介绍了Sagnac效应基本原理之后,主要分析了当采用慢光技术时对慢光光纤陀螺标度因数的影响,以及采用慢光技术时光纤陀螺相对传统光纤陀螺结构的变化。针对采用慢光技术带来光纤陀螺标度因数的巨大提高,设计了直接检测时间差方案。该方案采用TDC芯片直接量化微小时间差。根据设计要求,整个系统由光电转换器PIN,高速比较器,电平转换器,时间差量化芯片以及数据处理单元组成,为了抑制电路中的随机噪声,还引入了数字滤波器以及其在DSP中的实现。闭环光纤陀螺相位检测是传统光纤陀螺检测方案,作为慢光光纤陀螺的补充方案,研究了闭环光纤陀螺相位调制的原理,主要是相位置零回路的研究。相位置零回路由阶梯波与方波调制模块两个部分组成,使用Verilog语言描述数字逻辑,并进行了布局布线后仿真。光纤陀螺数据中存在着各种成分的随机噪声。为了分析各种噪声对数据的影响,论述了陀螺光源噪声,寄生效应,电路和外部环境等因素产生的随机噪声;针对此类噪声特点,提出将小波滤波理论应用到光纤陀螺信号降噪中,给出了实际陀螺信号经过小波滤波处理后的数据曲线分析。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-7 第1章 绪论 7-14 1.1 课题背景 7-8 1.2 光纤陀螺的分类 8 1.3 光纤陀螺的发展及现状 8-13 1.3.1 光纤陀螺的发展历史 8-12 1.3.2 光纤陀螺的发展趋势 12-13 1.4 课题来源及研究内容 13-14 第2章 光纤陀螺的原理及结构 14-23 2.1 Sagnac 效应 14-15 2.2 介质对Sagnac 效应的影响 15-17 2.3 慢光光纤陀螺的系统分析 17-22 2.4 本章小结 22-23 第3章 时间差检测方案 23-38 3.1 基本概念 23-24 3.2 基本测量原理 24-26 3.3 测量实现 26-36 3.3.1 TDC-GP2 简介 26-27 3.3.2 系统硬件实现 27-32 3.3.3 系统软件实现 32-34 3.3.4 系统测量精度标定 34-36 3.4 数字滤波 36-37 3.5 本章小结 37-38 第4章 相位差检测方案 38-55 4.1 闭环光纤陀螺信号调制 38-44 4.1.1 相位调制 39-40 4.1.2 方波调制 40-42 4.1.3 阶梯波调制 42-44 4.2 数字闭环光纤陀螺信号处理 44-45 4.3 硬件电路设计与实现 45-54 4.3.1 模拟电路设计 45-49 4.3.2 数字电路设计 49-54 4.4 本章小结 54-55 第5章 噪声分析及滤波算法 55-64 5.1 光纤陀螺噪声源分析 55-59 5.1.1 光源引入噪声分析 56 5.1.2 寄生效应引入噪声及抑制措施 56-58 5.1.3 其它因素引起的噪声 58-59 5.2 小波变换滤波 59-63 5.2.1 小波相关基本概念 59 5.2.2 小波基的选取 59-60 5.2.3 滤波算法的选择 60-62 5.2.4 实测信号滤波结果 62-63 5.3 本章小结 63-64 结论 64-65 参考文献 65-68 攻读学位期间发表的学术论文 68-70 致谢 70
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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 航空仪表、航空设备 > 陀螺仪表
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