諧振式激光學陀螺雙路閉環(huán)信號檢測技術研究.pdf

1、光學陀螺是基于Sagnac效應的高精度慣性角速度傳感器,在傳感技術研究中占有重要地位。諧振式微光學陀螺(Resonator Micro Optic Gyro,RMOG)以光波導諧振腔為核心敏感元件,相比于技術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特的優(yōu)勢。目前陀螺所采用的單路閉環(huán)RMOG系統(tǒng),由于環(huán)路延時的存在,影響了閉環(huán)路對激光器頻率噪聲的抑制能

2、力,為進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)的響應帶寬,使系統(tǒng)的跟蹤性能變差。雙路閉環(huán)結(jié)構能夠更好的利用系統(tǒng)的互易性,直接獲得頻差信號作為陀螺輸出,具有單路閉環(huán)系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢。
　　 本論文針對單路閉環(huán)系統(tǒng)中存在的問題,提出雙路閉環(huán)的RMOG信號檢測技術方案。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)構上,構建了對逆時針(Counter clockwise,CCW)環(huán)路和順時針(Clockwise,CW)環(huán)路完全互易的雙路閉環(huán)信號檢測系統(tǒng),將CCW與CW兩路光同時鎖定在各自的諧振頻率上,通過檢測兩光路的諧振頻率差直接獲取陀螺轉(zhuǎn)動信號。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)響應帶寬的條件下,提高對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、PI反饋為核心的激光頻率鎖定技術的基礎上,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行了對比分析,在元件結(jié)構上,確定了CW和CCW光路完全互易的雙路閉環(huán)系統(tǒng)方案；并進一步結(jié)合實際RMOG系統(tǒng)中CCW和CW光路間的參數(shù)差異,對閉環(huán)參數(shù)進行了優(yōu)化設計,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)