高精度光纤陀螺过采样技术降低量化噪声研究

本文深入探讨了高精度光纤陀螺中过采样技术的应用，旨在提高光纤陀螺的零漂性能和整体精度。光纤陀螺作为基于Sagnac效应的角速度传感器，由于其固有的高理论精度和坚固性，被广泛应用在各领域的导航系统中。在高精度光纤陀螺的设计中，采用ASE光源以增强功率和稳定波长，同时使用数字闭环检测方案，这允许更灵活的信号处理。 在数字闭环系统中，模拟信号通过AD转换器转化为数字信号，但这一过程中会出现量化噪声，直接影响光纤陀螺的零漂指标。过采样技术作为一种降低量化噪声的有效手段，通过增加采样率，将噪声功率分散到更宽的频带内，从而减小直流到奈奎斯特定理限制频率内的噪声功率。 针对高精度光纤陀螺噪声低的特点，文章提出了一种过采样方案。该方案在被测信号中叠加正态分布的噪声，目的是抵消低噪声水平导致的均值误差。实验结果显示，这种设计的采样方案可以显著改善光纤陀螺的零漂性能，降低了由AD转换引入的噪声影响。 高精度光纤陀螺的光路输出信号通常非常微弱，因此需要微弱信号检测技术，并且其噪声水平较低。在这种情况下，AD转换器的量化噪声成为主要问题。例如，12位AD转换器的1 LSB对应电压仅为1.22mV。在中低精度陀螺中，AD输入噪声可能高达10mV，而高精度陀螺为了提升信噪比，使用大功率ASE光源和低跨阻抗的I/V转换器，将AD输入噪声降低到1mV甚至更低。因此，过采样技术在高精度光纤陀螺中的应用显得尤为重要，它可以有效地减少由低噪声水平引起的误差，提高测量的准确性和稳定性。 总结来说，本文详细分析了高精度光纤陀螺的噪声特性，并提出了针对性的过采样技术方案，通过实验证明了该方案能有效提升光纤陀螺的零漂性能，这对于高精度导航和定位系统的开发具有重要意义。这一研究不仅有助于提升现有光纤陀螺的性能，也为未来更高精度的光纤陀螺设计提供了理论支持和技术参考。