● 摘要
光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速度传感器，通过测量沿光纤线圈顺时针和逆时针方向传播的两束光的光程差来测量转速。光纤陀螺由于其潜在的优势和应用前景而在近年来备受重视，尤其在捷联惯导系统中应用日益广泛。一般数字闭环光纤陀螺信号检测电路的方波调制频率选用光纤陀螺的本征频率，当光纤陀螺调制频率偏移本征频率时会引入调制误差，因而需要对本征频率进行精确测量，而目前采用的传统人工测试方法操作繁琐、随机误差大，因此光纤陀螺本征频率自动测试技术的研究是光纤陀螺工程化的一项重要工作。本文从光纤陀螺信号调制解调技术出发，采用不对称方波对Y波导进行调制，分析解调信号，得到相邻脉冲宽度差值的绝对值与调制频率的关系，将本征频率的测试转化为极值搜索问题，提出了结合直接数字频率合成技术和极值搜索算法的设计方案，并用Matlab仿真对方案进行验证。基于此方法确定了以内嵌PowerPC的FPGA为核心的硬件实现方案，针对硬件系统的前端放大滤波电路、A/D采样电路和D/A转换电路进行详细分析，提出了各环节电子器件的选型方案，并在印刷电路板设计中考虑信号完整性，搭建硬件电路，运用EDK和ISE软件完成光纤陀螺本征频率自动测试的SOPC(system on programmable chip)系统设计。将本测试系统与传统人工测试方法做对比实验，结果表明：本测试系统的准确性和重复性均优于传统人工测试方法。