数字闭环光纤陀螺振动噪声处理方法

为了解决数字闭环光纤陀螺在实际工程应用中易受冲击、振动等环境因素影响的问题,通过分析振动影响下陀螺输出信号特点,研究振动对光纤环的应力及信号中附加相移的影响,建立了光纤陀螺信号的振动噪声模型.首先,引入一种具有自适应能力的改进局部均值分解方法,将原信号按频率大小分解为一系列谐波信号;其次,利用核主成分分析方法,将反映振动影响的有效信号和噪声进行有效分离;然后,通过重构得到抑制了振动噪声的信号.利用线振动实验研究了光纤陀螺在车载和机载环境下的振动特性,并对采集得到的10组振动实验数据进行了分析.结果表明,处理后信号的Allan方差分析结果中量化噪声和零偏不稳定性等误差系数均减小约50%,从而有效提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度.     

定长光纤环形谐振腔不同匝数对光纤陀螺信号输出参数的影响

谐振式光纤陀螺由于其在小型化、集成化和高精度等方面比干涉型光纤陀螺占有优势,引起了国内外研究机构的广泛关注,而光纤环形谐振腔作为光纤陀螺的核心敏感部件对陀螺信号的输出至关重要。本文分析对比了半长1.10 m,定长2.2 m,保偏耦合器偏振消光比为20 dB,分光比为50∶50的光纤环腔在相同室温条件下,不同匝数谐振谱线的谐振深度ρ、半高全宽(FWHM)以及光纤陀螺的输出信号包括动态范围、频率带宽、标度因数、系统极限灵敏度的各项陀螺关键指标,为定长保偏光纤环腔作为光学陀螺的核心部件提供相关指导。     

基于TMS320F2812的IFOG信号检测方法研究及实现

高精度光纤陀螺是导航与制导系统的主要组成部分．采用基于数字信号调制解调技术对光纤陀螺进行闭环控制可以有效地提高光纤陀螺的精度．对光纤陀螺原理及信号检测方法进行了大量的研究和实验，以高速数字信号处理芯片TMS320F2812为基础，研制成功了基于阶梯波调制技术的闭环光纤陀螺全数字式信号检测系统，并给出了性能及测试结果．     

小波滤波在光纤陀螺信号处理中的应用

光纤陀螺作为陀螺稳定平台伺服系统稳定回路的反馈测量元件,其输出噪声直接影响伺服系统控制精度。抑制陀螺的输出噪声是改善伺服系统特性的有效手段之一。本文提出一种基于小波多分辨分析结合均值滤波的方法,能有效降低陀螺的输出噪声。通过仿真实验,验证了小波实时滤波算法对陀螺输出信号进行滤波消噪处理的可行性和有效性。     

基于改进麻雀搜索算法与支持向量机的光纤陀螺故障诊断

针对光纤陀螺输出信号噪声成分复杂、故障特征难以提取的问题,提出一种基于改进麻雀搜索算法与支持向量机的光纤陀螺故障诊断方法.首先,对光纤陀螺正常信号和故障信号进行3层小波包分解以提取特征向量;其次,通过引入改进Logistic混沌映射和自适应t分布策略,加入边界探索和警戒解除机制,改进麻雀搜索算法并用于支持向量机参数寻优;最后,建立支持向量机模型进行光纤陀螺故障的识别和诊断.经实例分析,提出的方法可有效用于光纤陀螺故障诊断,与麻雀搜索算法、灰狼优化算法、粒子群算法、遗传算法和天牛须算法对比,可有效提高光纤陀螺故障诊断准确率.     

基于Faraday效应的光纤陀螺频率响应测试方法

为解决光纤陀螺全频带频率响应测试问题,提出了基于光纤陀螺Faraday效应的频率响应测试原理。用有限元法建立光纤环的传输模型,在使用高折射率光纤和光纤环固化条件下推导了光纤陀螺的Faraday效应输出模型,得出光纤陀螺Faraday效应输出与磁场强度成正比的结论。根据光纤陀螺的检测原理,分析了该测试方法与角振动台测试法的等效性。设计了模型验证实验,结果表明该方法可以克服角振动台测试法输出频率低的缺点,可以对光纤陀螺的全频带频率响应进行测试。     

基于实时小波的光纤陀螺阈值滤波

 为补偿姿态测量系统中光纤陀螺(Fiber Optic Gyroscope,FOG)的误差,根据光纤陀螺的静、动态误差在时频域上的分布,介绍了小波滤波的一般理论和方法,分析并比较了阈值和阈值函数的选取;采用数据滑动窗的方法实现了递推运算和实时的数据更新,对窗内数据进行周期对称延拓解决滤波信号的边界问题。仿真实验验证了实时小波阈值滤波在光纤陀螺信号处理中的可行性,得出了不同小波基函数的选取对滤波效果的影响,并验证了采用软硬阈值结合方法实时滤波的优越性,该实时滤波方法不仅提高了陀螺输出的稳定性和使用精度,且对光纤陀螺信号处理具有参考价值。     

光纤激光陀螺环形腔的优化设计

分析了有源环形谐振腔组成的光纤激光陀螺的精度与谐振腔特征参数的关系,采用单向泵浦光纤复合谐振腔结构的光学系统设计方案.在此结构上,对影响光纤激光陀螺理论精度的结构参数进行计算机数值仿真,详细讨论了系统参数的变化趋势对光纤激光陀螺理论精度的影响.初步仿真结果表明:选取合适掺铒光纤长度及泵浦功率可以有效提高理论精度,提高输入信号光强及选择合适的输出耦合器的耦合比,可进一步提高陀螺的理论精度.     

光源功率波动对闭环光纤陀螺输出的影响

在全数字闭环干涉式光纤陀螺基础上 ,推导出了闭环光纤陀螺输入输出的表达式 ,指出了在角加速度存在的情况下 ,光源功率的波动产生陀螺的输出误差 ,通过仿真得出了角加速度与光源功率波动对陀螺输出影响之间的关系。在研制高精度光纤陀螺时必须补偿光源功率波动引起的误差     

光纤激光陀螺的实验研究

分析了光纤激光陀螺系统的工作原理和基本构成,采用单向泵浦光纤复合谐振腔结构的光学系统设计方案,通过调整光学系统结构参数,实现了窄线宽单模激光输出. 在此基础上实现双向功率匹配,并最终获得稳定的角速率旋转电压信号. 结果表明,该实验装置具有可行性,通过转台实验测得光纤激光陀螺的灵敏度为0.02°/s.     

一种时分复用光纤传感器阵列信号处理方案的设计与实现

通过对被测信号与光纤传感器输出信号频率、频谱的分析,设计了一种时分干涉型光纤传感器阵列信号处理与信号解调的处理方案,并给出了实验结果。     

基于伸缩杆结构的光纤光栅多级应变传感器

为了扩大光纤光栅称重传感器的测量范围,提高传感器的测量精度,在理论上设计了一套新型的可以扩大测量范围、提高测量精度的系统,并通过Matlab平台仿真.结果表明,单级传感器在波长变化小于0.2nm时具有良好的线性度.该系统将双光纤光栅串联,分别粘贴于等强度梁的上下两侧,采用光强解调的方法实现对光纤光栅输出信号的解调;在解调基础上,利用伸缩杆结构传递载荷重力.实验测试结果验证了多级应变测量的可行性,在保证分辨力的同时扩大了传感器的测量范围.     

光纤传感器对煤岩体声发射的检测

为实时掌握煤岩体安全状况,将光纤Sagnac传感器应用于煤岩体的声发射检测。当煤岩体因外力或内部缺陷产生的声发射信号被光纤传感器检测到,光纤传感器输出端的输出光强便发生变化;通过对输出光强进行监测,并经傅立叶变换后得到声发射信号的频率特征。对整个系统进行计算机仿真,结果表明,该系统适用于煤岩体声发射信号的特征识别。     

DWDM系统传输容量分析

采用波分复用技术和光纤放大器是增加光纤系统传输容量的有效方法.本文对1.55μm波长用普通单模光纤和多级光纤放大器的波分复用系统,由色散补偿光纤补偿单模光纤色散,通过保持光纤放大器的输出功率小于饱和功率来限制光纤放大器的非线性和光纤的非线性效应.对波分复用系统中波道间串话和信噪比进行了分析和计算,得到了在波道间距和光滤波器带宽优化选择时的波道间串话和信噪比随复用波道数及级联光纤放大器数的关系曲线,并计算得到每个波道信号速率为10Gb/s的密集波分复用系统的传输容量.     

车辆总线信号光电转换技术的研究

针对CAN总线通信方式的半双工和光纤传输全双工的转换问题,提出了一种基于等待接收和控制发送的机制。采用这种机制完成了光电转换电路的设计,在CPLD的控制下实现了半双工和全双工传输模式的转换,进而完成信号的光电转换。根据车辆总线信号电气特点以及光信号自身的特性,设计了车辆总线中数字信号在收发端的传输模式,完成光电转换的同时进行有效传输。搭建了整体的光电系统,通过测试系统能够传输CAN总线信号的最高速率为1 Mbps,并且长时间工作稳定,达到设计要求。     

宽范围光纤位移传感系统结构设计

研究了提高强度调制光纤位移传感器测量范围的方法,采用可控光源、组合式传感探头及程控测量放大信号处理等措施,提出了一套能有效扩大光纤位移传感器量程的综合方法及系统结构.     

光纤电流传感器小波信号处理系统

为了减少光纤电流传感器的噪声影响,提高传感器的信噪比,提出了一个基于小波变换理论的数字信号处理系统。文中简介了小波变换的优点及特性,设计了基于小波变换的带通滤波器,组建了一套光纤电流传感器带通滤波系统。该系统能实现１ Ｈｚ 的带通滤波特性,并能根据需要经改变软件参数很方便地实现不同频率、不同带宽的信号提取。这个系统及分析方法对其他参数测量用光纤传感器及其他类型的传感器信号处理系统也是适用的     

新型防爆光纤液位检测系统的研制

设计了一种新型本安防爆光纤传感器，测量易燃易爆液体贮罐液面高度，从而确定不同时刻的液体贮存量，光纤感应采集传输液位高度和变化方向信号，经光电转换、信号放大、CPLD数据处理后，将信号输入到计算机进行计算管理，显示并打印出易燃易爆液体输出或输入和库存量，这种系统特别适用于石油化工等领域的液位检测。     

ROF系统中基于NLCFBG的可调色散补偿方法

在光载无线(ROF)系统中,光纤的色散会导致系统中传输的信号产生畸变,更为严重的是会引起系统输出射频信号的幅度随光纤传输的距离发生周期性的起伏变化,从而严重限制系统的性能。基于非线性啁啾光栅(NLCFBG)的可调色散补偿方法,为克服光载无线系统中光纤色散的影响提供了一个简便、灵活的方案。首先采用计算机仿真对该方案在光载无线系统中进行色散补偿的应用作了全面的分析,然后研究了光栅的群时延抖动对色散补偿性能的影响。研究结果表明,基于非线性啁啾光栅的色散补偿方案能对光载无线系统中双边带调制的射频信号传输进行有效的可调色散补偿,但光栅的群时延抖动会对传输的信号造成一定损伤,需要在光栅的设计、制作过程中进行优化。