频谱混叠对光纤陀螺振动特性测试的影响.pdf

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1、2014年4月第40卷第4期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsApril2014V01．40No．4频谱混叠对光纤陀螺振动特性测试的影响宋凝芳赵亚飞潘雄张春生(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：振动过程中的频谱混叠会使光纤陀螺中采样后信号相对于原信号产生失真现象，从而影响测试结果．为了验证频谱混叠带来的影响，并进一步抑制频谱混叠现象的发生，设计实现了一套用于获取光纤陀螺原始输出的闭环数据采集系统(速率可达1MHz×16bit)，分析了振动测试过程中

2、光纤陀螺闭环数据的特征，发现目前光纤陀螺中常用滤波器无法有效滤除闭环数据中振动成分，因此可能会由于采样频率设置不当引起频谱混叠；通过matlab仿真和陀螺振动实验对频谱混叠造成的影响进行了验证；针对频谱混叠现象提出了抑制措施．实验结果表明对于采用类似数据采集过程的光纤陀螺，改进后的设计可以有效避免频谱混叠现象的发生．关键词：光纤陀螺；闭环数据；振动测试；频谱混叠；采集系统中图分类号：U666．1文献标识码：A文章编号：1001—5965(2014)04—0433-06Influenceoffrequencymixingonvibrationtestoffiberopti

3、cgyroscopeSongNingfangZhaoYafeiPanXiongZhangChunsheng(SchoolofInstrumentationScienceandOpto—electronicsEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Frequencymixinghappeninginvibrationtestonfiberopticgyroscope(FOG)cancausesignaldistortionoftheoutp

4、utofFOG，whichwillinfluencethetestresult．Inordertoverifytheconsequenceoffre—queneymixingandrestrainit，aclosed—loopdataacquisitionsystemwhichwasusedtogettheoriginaloutputofFOG(namelyclosed—loopdata)wasdesignedandrealized(thespeedcouldreach1MHzX16bit)．Thecharacterofclosed-loopdatainvibratio

5、ntestwasanalyzedandthefactthatthevibrationerrorcouldnotbewipedoutbyfilterwasknown，whichwouldcausefrequencymixingifthesamplingfrequencywasnotproper．ThefrequencymixingwasverifiedthroughsimulationbymatlabandvibrationtestonFOG．Therestrainingmethodoffrequencymixingwasgiven．Experimentsshowthat

6、fortheFOGwhosedataacquisitionprocesswasdesignedaswhatwasreferred，thedesignimprovedcouldavoidfrequencymixingverywell．Keywords：fiberopticgyroscope；closed—loopdata；vibrationtest；frequencymixing；dataacquisitionsystem振动特性是光纤陀螺动态特性的一个重要组成部分，是衡量陀螺性能的一个重要指标．理论上，与传统机械陀螺和激光陀螺相比，光纤陀螺的全固态、无运动部件的特点，使

7、其具有抗冲击、抗振动、对加速度不敏感的优势¨。1，但由于光纤的弹光效应，使光纤陀螺在实际应用中受到冲击、振动等外界应力的影响时，会产生非互易相移，影响光纤陀螺的精度和稳定性旧。o．研究人员之前对光纤陀螺振动特性的分析主要集中于光纤环和光电器件尾纤固化、避免机械谐振点以及环路控制的改进等方面"“⋯，这些措施从源头上已经可以将振动误差控制在可接受范围内，使陀螺的精度和稳定性维持在正常水平内．但是由于陀螺中的滤波器一般无法彻底消除原始输出中的振动成分，因此在陀螺的振收稿日期：20134)6-13；网络出版时间：2013—124)511：13；D