諧振式激光學(xué)陀螺雙路閉環(huán)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、光學(xué)陀螺是基于Sagnac效應(yīng)的高精度慣性角速度傳感器,在傳感技術(shù)研究中占有重要地位。諧振式微光學(xué)陀螺(Resonator Micro Optic Gyro,RMOG)以光波導(dǎo)諧振腔為核心敏感元件,相比于技術(shù)較為成熟的干涉式光纖陀螺(Interferometric Fiber Optic Gyro,IFOG)在小型化和集成化方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。目前陀螺所采用的單路閉環(huán)RMOG系統(tǒng),由于環(huán)路延時(shí)的存在,影響了閉環(huán)路對(duì)激光器頻率噪聲的抑制能

2、力,為進(jìn)一步提高噪聲抑制能力,開環(huán)路往往采用比較小的輸出帶寬,影響了RMOG系統(tǒng)的響應(yīng)帶寬,使系統(tǒng)的跟蹤性能變差。雙路閉環(huán)結(jié)構(gòu)能夠更好的利用系統(tǒng)的互易性,直接獲得頻差信號(hào)作為陀螺輸出,具有單路閉環(huán)系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢(shì)。
　　 本論文針對(duì)單路閉環(huán)系統(tǒng)中存在的問題,提出雙路閉環(huán)的RMOG信號(hào)檢測(cè)技術(shù)方案。通過在環(huán)路中增加聲光移頻器(Acoustic Optic Frequency Shifter,AOFS)及壓控振蕩器(Voltage

3、 Controlled Oscillator,VCO)的方法,在元件結(jié)構(gòu)上,構(gòu)建了對(duì)逆時(shí)針(Counter clockwise,CCW)環(huán)路和順時(shí)針(Clockwise,CW)環(huán)路完全互易的雙路閉環(huán)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng),將CCW與CW兩路光同時(shí)鎖定在各自的諧振頻率上,通過檢測(cè)兩光路的諧振頻率差直接獲取陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。相比于單路閉環(huán)系統(tǒng),雙路閉環(huán)系統(tǒng)能夠在保證系統(tǒng)響應(yīng)帶寬的條件下,提高對(duì)激光器頻率噪聲的抑制能力。
　　 論文在基于正弦波相位

4、調(diào)制技術(shù)、PI反饋為核心的激光頻率鎖定技術(shù)的基礎(chǔ)上,在環(huán)路中引入聲光移頻器,建立了雙路閉環(huán)的RMOG系統(tǒng)；建立基于Matlab／Simulink的系統(tǒng)仿真模型,對(duì)單路閉環(huán)系統(tǒng)和雙路閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬特性、激光器頻率噪聲抑制特性等進(jìn)行了對(duì)比分析,在元件結(jié)構(gòu)上,確定了CW和CCW光路完全互易的雙路閉環(huán)系統(tǒng)方案；并進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際RMOG系統(tǒng)中CCW和CW光路間的參數(shù)差異,對(duì)閉環(huán)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),在保證激光器頻率噪聲抑制能力的條件下,盡量增大系統(tǒng)