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题目:光纤陀螺无制冷双泵源光纤光源控制技术研究

关键词:无制冷双泵源;TMS320F2812;光纤光源;光纤陀螺仪

  摘要


光源作为光纤陀螺仪的关键部件之一,其出纤光功率、波长及谱宽等参数的稳定性对于光纤陀螺仪的性能有很大的影响。同时,随着光纤陀螺仪应用环境的多样化,对于所用光源也提出了低功耗、高可靠等一系列新的性能要求,对此,课题提出了基于无制冷双泵源的光纤光源方案,对于光纤陀螺仪所用光源低功耗、高可靠、稳定性的实现有着重要的意义。

本课题以无制冷双泵源光纤光源作为研究对象。首先,采用光纤光源的双程后向结构,对无制冷双泵源光纤光源系统进行了光路设计;并对其关键性参数进行了仿真,观察不同泵浦功率下光源功率、波长及谱宽的变化情况,为之后的控制系统设计研究做了必要的理论铺垫。

其次,构建了光源数字化光功率闭环控制系统框图,分别确定了系统各部分的数学模型以完成整个控制系统数学模型的建立;并根据控制系统模型,进行了数字控制器的设计,最终采用了连续域-离散化的方法完成了系统的控制算法设计。

然后,根据闭环控制系统的设计方案,完成了以数字信号处理器DSP为核心,PIN管为光功率探测器,数字恒流源为执行机构的闭环控制电路设计;并基于DSP的开发平台CCS3.3,在电路硬件设计的基础上,采用C语言编写完成了软件的模块化设计,其中包含系统初始化程序、ADC采集程序、SPI外围设备接口程序等等。

最后,在-40℃~70℃的温度范围内,恒温或是变温的条件下,对无制冷双泵源光纤光源系统输出光功率、波长及谱宽的稳定性,系统功耗以及双泵源切换的可靠性进行了实验分析与验证。