专利名称：一种抑制光纤陀螺光源强度噪声的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抑制光纤陀螺光源强度噪声的方法及装置，属于光纤陀螺技术领域。
背景技术：
陀螺是惯性技术领域重要的传感器，用于敏感载体角速率或角位移，被广泛用于惯性导航、惯性制导、载体姿态测量等。作为新型角速率传感器，干涉型光纤陀螺具有无运动部件、动态范围大、良好的抗冲击特性和过载能力强等优点，近年来成为机电陀螺和激光陀螺的有力竞争者，并获得广泛应用。光源是光纤陀螺中非常重要的一个器件，而光源产生的光信号是光纤陀螺实现角速度测量的基�。庑藕诺闹柿考蟮挠跋熳殴庀送勇菟艽锏降淖罡呔取Ｎ岣咄勇菥龋懈呔裙庀送勇萃ǔ２捎每泶庠矗湓肷饕ㄉ⒘Ｔ肷颓慷仍肷嚼�。散粒噪声是由光电流的不平滑和不连续引起的，可以表示为< i] >=2e<i> B(1)式中<i>为光电检测器上的平均光电流，e为电子电量，B为探测带宽。强度噪声是由光源宽光谱中的所有不相关频率分量之间的随机拍频而引起的附加噪声。对于线宽为 Δ ν的宽带光源，强度噪声可以表示为
权利要求
1.一种抑制光纤陀螺光源强度噪声的装置，其特征在于，包括光源、耦合器、Y波导、光纤环、起偏器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一滤波及前置放大器、第二滤波及前置放大器、第一 A/D转换装置、第二 A/D转换装置、FPGA芯片、报警装置、D/A转换和驱动放大电路；光源发出的光源进入耦合器，耦合器将输入光均勻分为两束，其中一束输入Y波导，然后经过光纤环后发生干涉，返回耦合器中，通过耦合器进入第一光电检测器；另外一束进入起偏器，起偏后进入第二光电检测器；第一光电探测器的把光纤陀螺干涉光信号转换为电信号，输出至第一滤波及前置放大器，进行低频滤波和信号放大，第一滤波及前置放大器输出的模拟信号量输入至第一 A/D转换装置，将模拟信号转换为数字信号，并输出数字信号至FPGA芯片；第二光电探测器检测光源信号及信号中包含的强度噪声，并将探测到的光信号转换为电信号，输出至第二滤波及前置放大器，进行低频滤波和信号放大，第二滤波及前置放大器输出的模拟信号输入至第二 A/D转换装置，将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号输出至FPGA芯片；FPGA芯片对第一 A/D转换装置输出的干涉信号数字序列和第二 A/D转换装置输出的强度噪声估计数字序列进行信号相关性计算，得到互相关系数m和信号间延迟时间τ，若m小于设定值，表明两路信号相关性不满足要求，无法获得较好的光纤陀螺强度噪声抑制效果，系统输出报警信息至报警装置，提示重新装配光纤陀螺光路或电路；若m大于设定值，将第二A/D转换装置的输出信号经过FPGA芯片延迟时间τ，得到信号 �。谝� A/D转换装置的输出信号经FPGA芯片减去信号�。竦们慷仍肷嗉跻种剖涑鲂藕牛� 经相位解调后作为陀螺信号输出，同时将陀螺输出信号作为阶梯波台阶高度形成阶梯波， 与调制所用方波信号相加，经D/A转换装置后，将数字信号转换为模拟信号，并通过驱动放大电路，放大模拟信号后输入给Y波导，对干涉光路进行相位调制，完成数字闭环回路。
2.一种抑制光纤陀螺光源强度噪声的方法，其特征在于，包括以下几个步骤 步骤一在保偏光纤耦合器空闲端熔接一个起偏器，对起偏器输出信号和陀螺干涉信号同时利用光电检测器进行检测，并经过滤波、前置放大后用A/D转换芯片进行采样，获得光纤陀螺干涉信号序列b (η)和强度噪声估计信号序列c (η)；步骤二 将光纤陀螺干涉信号序列b (η)和强度噪声估计信号序列c (η)在FPGA中做互相关运算，得到互相关系数m和序列间延迟时间τ ；步骤三通过互相关系数m判断是否进行强度噪声相减抑制，设定一个相关系数预设值，互相关系数m大于预设值，则继续进行后续强度噪声相减抑制步骤，进入步骤四，否则， 表明光纤陀螺输出信号与强度噪声估计信号相关性较差，不适合作强度噪声相减抑制法， 系统输出报警信息，调整光纤陀螺光路或电路，返回步骤一；步骤四延迟强度噪声估计信号序列c (η)共τ时间，获得新的信号序列d(n)；从干涉信号序列中减去d(n)，获得降噪后干涉信号e(n)，即e(n) =b(n)-d(n)；降噪后干涉信号 e(n)经相位解调后作为陀螺信号输出，同时将陀螺输出信号作为阶梯波台阶高度形成阶梯波，与调制所用方波信号相加，经D/A转换为模拟信号，放大后对干涉光路进行相位调制， 完成数字闭环回路。
3.根据权利要求2所述的一种抑制光纤陀螺光源强度噪声的方法，其特征在于，所述的步骤二具体为首先选取信号序列窗口宽度N，计算光纤陀螺干涉信号序列b(l:N)的快速傅利叶变换值序列B (1:N) =FFT(b(l:N))和强度噪声估计信号序列c (1:N)的快速傅利叶变换值C(1:N) =FFT(c(l:N))；其次，计算互相关频谱序列Z(1:N) =B(1:N) *C(1:N)； 然后通过反傅利叶变换计算互相关序列ζ (1:N) = IFFT (Ζ (1: N))；最后，获取ζ(1:Ν)序列中最大值即为互相关系数m，最大值序号即为延迟时间τ。
全文摘要
本发明公开一种抑制光纤陀螺光源强度噪声的方法及装置。该方法利用信号相关性系数预估强度噪声抑制效果，然后根据预估结果，判决是否进行强度噪声抑制，当预估结果满足要求时，将干涉信号和强度噪声估计信号在FPGA芯片内编程完成信号相减，从而抑制干涉信号中强度噪声分量，否则提示改进光纤陀螺光路或电路，直至估计的强度噪声抑制效果满足要求方进行噪声相减。该方法可以在光纤陀螺的实际工作环境中实时进行，提高了光纤陀螺强度噪声抑制可靠性和有效性，避免了相减法强度噪声抑制中光纤陀螺噪声不降反升的情况，降低了随机游走系数，提高了陀螺精度。
文档编号G01C19/72GK102175238SQ20111003649
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者吴磊, 张勇刚, 李宁, 李涛, 王伟, 王德双, 薛冰, 陈洪刚, 高伟, 黄平 申请人:哈尔滨工程大学
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