文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
数字闭环光纤陀螺仪的系统设计与实现
姓名:刘瑞鑫
申请学位级别:硕士
专业:电子与通信工程
指导教师:袁焱;傅长松
20090401
上海交通大学工程硕士学位论文摘要
数字闭环光纤陀螺仪的系统设计与实现

摘要

光纤陀螺是一种基于 Sagnac 效应的角速率传感器,它通过测量沿光
纤线圈顺时针和逆时针方向传播的两束光的光程差,来测量光纤线圈的
转速。因为其测量精度高、灵敏度高、动态范围大、体积小、重量轻、
易集成等优点,以及其在军事及民用领域的广阔应用前景,如卫星定位、
导弹制导、飞机导航等,使其成为近年来国内外惯性器件领域的一个研
究热点。本文介绍了光纤陀螺的工作原理及分类,重点介绍了干涉式数
字闭环光纤陀螺的信号调制与检测方法,为开展该型陀螺仪的详细设计
奠定了基础。
本文介绍了干涉式数字闭环光纤陀螺仪的系统设计。针对干涉式数
字闭环光纤陀螺仪的系统构建,分别为其各个环节进行了数学建模,包
括:光纤环、信号调制与解调、探测器与前放、模数转换、积分器、数
模转换与驱动、Y 波导等。之后基于上述结果进行了系统设计,分别给出
了开环传递函数、单位反馈闭环传递函数、误差传递函数、输入输出传
递函数等,并进行了输出滤波器的设计。
针对干涉式数字闭环光纤陀螺仪的系统设计,本文对该型陀螺仪进
行了理论灵敏度及误差分析,给出了陀螺仪的稳态误差是由标度因子稳
第 I 页
上海交通大学工程硕士学位论文摘要
定度决定的结论,详细分析了影响标度因子稳定度的因素,并初步给出
了控制这些因素的方法。
本文最后介绍了光纤陀螺仪的主要技术指标和测试方法,并对干涉
式数字闭环光纤陀螺仪的原理样机进行了试验分析。试验结果表明,该
型陀螺仪实现了前述所要求的各个性能指标,可以满足应用需求。

主题词:光纤陀螺仪,系统设计,误差分析,测试方法

第 II 页
上海交通大学工程硕士学位论文目录
System Design and Realtization of
Digital Closed-loop Fiber-optic Gyroscope
Abstract

Fiber Optical Gyroseop is one kind of angle velocity sensors based on
Sagnac effect. The fiber optic gyros have the significant features, being
compared with the traditional spinning mass gyros, such as short
worming-up time, light weight, maintenance free, reliability, wide dynamic
range, low power consumption and low cost. It can be widely used in both
military field and traditional field, such as satellite direct position, missile
control, aircraft navigation and so on. Because all of this, the researches on
it has became hot topics in recent twenty years. The paper analyzes the
principle and types of thf IFOG, and introduces the modulate and checking
measure of digital closed-loop IFOG, and the foundation for the particular
design with this type gyro is laid.
The paper introduces the system design of the digital closed-loop IFOG.
Math modeling has been set up aiming at the structure of the digital
closed-loop IFOG, including optical fiber cycle, signal modulation and