● 摘要
国内的光纤陀螺正在向高精度、超高精度发展,检测系统的量化效应与其它噪声相比对陀螺的影响将越来越显著,但现阶段对于光纤陀螺检测系统量化误差的研究还不深入,并且对中低精度光纤陀螺现有 D/A 器件选择方法不尽合理。(1)本论文在深入研究量化误差理论的基础上,借鉴 Sigma-Delta 调制器理论建立了全数字闭环光纤陀螺量化误差分析模型。与传统量化误差分析模型相比,此模型考虑了光纤陀螺闭环对量化噪声的抑制作用。(2)详细地分析了 A/D、D/A 环节引入的量化误差通过系统后在光纤陀螺输出数据中的表现,通过调节光纤陀螺系统参数可以改变整个系统对量化噪声的抑制作用,为系统降噪设计提供理论参考。研究表明系统对 D/A 环节引入的量化噪声抑制作用高于对A/D 环节引入的量化噪声抑制作用,A/D 环节引入的量化误差可以融入由系统输入端引入的噪声当中,D/A 选型过程中应当考虑 D/A 的模拟输出噪声功率密度参数。由分析发现,现系统主要误差源在系统的输入端。在高精度测量系统中,数字滤波器的输出截尾效应也不容忽视,其直接影响到系统的测量精度,在数据处理过程中应对其进行补偿,否则将对零偏稳定性及标度因数线性度产生影响。(3)在系统中使用高阶控制器可以有效地抑制由 D/A 环节引入的量化噪声,但对于 A/D 环节引入的量化噪声的抑制作用并不随着控制器阶数的提高而提高,高阶控制器对输入噪声的整形作用同一阶控制器。因此,使用高阶控制器并不改变系统输入特性,而对 D/A 环节引入的量化噪声改善很明显;当 D/A 环节引入的量化噪声成为系统的主要误差源时,可以使用高阶控制器来对其进行抑制。(4)通过相关实验验证了本文所使用的理论分析方法及所得结论的正确性。
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