光纤陀螺仪开环信号调制解调电路

摘要

本发明公开了一种光纤陀螺仪开环信号调制解调电路。该电路采用了单片LVDT集成电路，用于光纤陀螺仪开环信号的调制和解调，同时实现正弦信号的产生、将一个奇次谐波幅度和一个偶次谐波幅度同步检测并相除、低通滤波获得转动信号相位的正切值。本发明用单片LVDT集成电路实现驱动相位调制器之正弦信号的产生、同步检测、除去光源光强波动的影响和低通滤波四个功能，极大地简化了信号处理电路。因为单片LVDT集成电路输出是转动信号相位的正切值，当相位增大并趋向π/2时，正切值向上弯曲，不会趋向饱和，使得求反正切运算误差减小。由于除法运算已经由单片LVDT集成电路内部实现，可以用低价格的单片计算机代替高价格的数字信号处理器进行非线性校正。

主权项

一种低成本的光纤陀螺仪开环信号调制解调电路，其特征在于包括光纤陀螺光学部分(1)、单片LVDT集成电路(2)、放大器(3)、第一滤波器(4)、第二滤波器(5)、比较器和相移器(6)、带模拟‑数字转换器的单片计算机(7)；其中光纤陀螺光学部分(1)包含光源(1.1)、源分束器(1.2)、光纤起偏器(1.3)、环分束器(1.4)、光纤传感环(1.5)、相位调制器(1.6)、光电探测器(1.7)，单片LVDT集成电路(2)包含第一乘法器(2.1)、第二乘法器(2.2)、比较器(2.3)、除法器(2.4)、低通滤波(2.5)和正弦信号源(2.6)，比较器和相移器(6)包含相移器电路(6.1)和比较器(6.2)；由光源(1.1)发出的光经过源分束器(1.2)一分为二，其中一束进入光纤起偏器(1.3)的输入端，经过光纤起偏器(1.3)的信号输入到环分束器(1.4)，分成顺时针和逆时针两路信号进入光纤传感环(1.5)，信号在光纤传感环传输过程中受到相位调制器(1.6)的调制，其中相位调制器由正弦信号源(2.6)产生的正弦信号驱动，光纤传感环的输出信号经过环分束器、光纤起偏器、源分束器进入到光电探测器(1.7)，得到陀螺仪相对于惯性参考系的转动电信号；转动电信号经过放大器(3)放大，放大器(3)的输出信号输入到第一滤波器(4)和第二滤波器(5)，第一滤波器(4)滤出一次谐波，第二滤波器(5)滤出二次谐波；第一滤波器(4)滤出的一次谐波输入到单片LVDT集成电路(2)的第一乘法器(2.1)，第二滤波器(5)滤出的二次谐波输入到单片LVDT集成电路(2)的第二乘法器(2.2)和比较器(2.3)；比较器(2.3)输出的方波信号输入到第二乘法器(2.2)，作为第二乘法器(2.2)的同步信号；单片LVDT集成电路(2)中第一乘法器(2.1)的同步信号来源于正弦信号源(2.6)经过比较器(6.2)和相移器电路(6.1)的输出；单片LVDT集成电路(2)的内部除法器(2.4)将一次谐波和二次谐波相除，除去光源光强波动的影响，经过单片LVDT集成电路(2)内部的低通滤波(2.5)输出转动信号相位的正切值，输入带模拟‑数字转换器的单片计算机(7)，实现模拟‑数字转换，然后求反正切运算，输出转动信号。