闭环光纤陀螺数字信号处理系统设计

针对光纤陀螺信号处理要求实时性高、算法较为复杂的特点,提出了一种以Xilinx公司的现场可编程门阵列XC6SLX16为基础的闭环光纤陀螺信号处理方案。根据光纤陀螺高精度和匹配性要求,对闭环信号处理系统关键的模数转换器和数模转换器的选择进行了理论分析,并对系统的硬件和软件进行了设计。对试验样机的测试结果表明,该系统能准确快速地实现光纤陀螺信号检测,体积小、功耗低、可靠性高,对光纤陀螺的工程化具有实际的参考意义。     

光纤陀螺的信号处理方案评述

介绍了国外应用于不同场合、满足不同性能要求的光纤陀螺的闭环和开环信号处理方案,比较了它们的优缺点。光纤陀螺是近年来惯性导航系统中很有可能得到广泛应用的核心元件,其中信号处理方案在很大程度上决定了光纤陀螺的性能。     

光纤陀螺数字闭环控制系统模型实验研究

数字闭环光纤陀螺的动态性能受控制系统设计的影响.根据光纤陀螺数字闭环检测过程,建立了控制系统的数学模型.为在全频带内对模型进行验证,提出了基于Faraday效应的光纤陀螺频率响应测试方法,对该测试方法与角振动台测试方法的等效性进行了分析.设计了频率响应测试系统,测试范围大于50 kHz,波形失真小于0.1%.实测了采用一阶积分控制算法的数字闭环光纤陀螺频率响应.实验结果表明模型误差小于8%.     

闭环光纤陀螺全数字式信号检测方法研究

研制成功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.提出了闭环光纤陀螺几个重要参数的测试方法,并给出了实验结果.     

ADS注入器Ⅱ超导磁铁电源控制器的设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ对超导磁铁电源系统的要求,设计了一款主要由光纤模块、数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)相关电路组成的高稳定度的超导磁铁电源控制器。提出了一种基于数字电位器(DCP)与现场可编程门阵列(FPGA)所组成的DAC,该DAC可以实现高稳定度的超导磁铁电源的控制,电源电流值通过该DAC给定,其电压给定输出稳定度优于2×10-5,完全满足超导磁铁电源系统5×10-5量级的稳定度要求。最后给出了系统的实际测试数据,验证了设计的合理性和使用的可靠性。     

闭环光纤陀螺滤波算法的分析与改进

为了实现光纤陀螺的工程化,对数字滤波器的结构进行了改进,提出了一种多级抽样率转换器(SRC)与梳状带阻滤波器相结合的滤波算法。把闭环光纤陀螺的信号处理系统分为环内和环外两个部分,环外输出使用了加凯泽-贝塞尔窗的FIR滤波器。介绍了改进算法的优点,给出了新算法的实现方法。使用MATLAB对算法进行了仿真实验。结果表明,改进算法可明显地提高数字信号的处理效率,可保证在采样频率变换的过程中有用信号不会产生混叠,提高了光纤陀螺的精度。     

闭环光纤陀螺死区及光功率交扰误差的研究

数字闭环光纤陀螺引入的死区问题限制了其向更高性能惯性导航系统的应用。采用数学模型分析了数字闭环光纤陀螺死区的成因是反馈相关误差干扰,通过simulink仿真工具对死区现象进行了仿真,对比陀螺死区测试对模型进行了验证。以此为基础提出了电光合串扰造成死区的干扰模式,分析了干扰误差源的信号频域特征并使用频谱分析仪对受干扰的光功率信号进行了相关频点的测试,同时对比了干扰抑制后无死区的光功率信号相关频点的测试结果。通过抑制相关误差前后的测试结果对比,验证了与数字闭环反馈阶梯波相关的误差输入是死区形成的根本原因,除了电路交叉耦合之外,电路对光强的调制干扰也会造成死区问题。在采用针对干扰信号频率特性的退耦及PCB设计后,闭环光纤陀螺死区由0.2/h降低至0.02/h,满足系统应用需求。     

光纤激光陀螺系统的优化设计

分析研究了光纤激光陀螺系统的工作原理和基本构成,根据系统中各器件的性能指标对光纤激光陀螺的基本结构、性能参数进行了计算机模拟优化设计。采用双向激射双向输出结构保证光路的互易性。利用光纤环形器、掺铒光纤和光纤Bragg光栅实现滤模、选模和压缩线宽功能。针对其输出信号特点,提出利用偏振分束的方式判断陀螺工作转动方向,并最终计算陀螺转动角速度的信号处理方案。     

谐振式光纤陀螺背向散射噪声抑制研究

背向散射噪声是谐振式光纤陀螺的主要噪声之一。基于载波抑制法降低背向散射噪声的原理,建立了温度和电压对陀螺零偏影响的数学模型,理论证明此方法受温度影响较大且对电路要求较高。提出了三频差动谐振式光纤陀螺新方案,该方案通过谐振腔内运行三束频率间隔较大的光波来抑制背向散射噪声。与传统二频闭环陀螺进行了对比试验,结果表明:新方案能有效地降低陀螺噪声,最大陀螺零偏和零偏稳定性改善约4倍。     

光纤陀螺SFS光源温度稳定性及驱动控制研究

随着光纤陀螺研究的不断进展,对陀螺光源的稳定性的要求也越来越高。SFS(超荧光光纤光源)正是应用于高精度陀螺要求的宽带光源,它的平均波长和功率的温度稳定性直接影响着光纤陀螺的性能。从SFS的特性分析对其驱动系统进行了设计,提出并实现了温度稳定性的控制方案。     

一种新型通用化图像处理系统的设计

提出了一种基于FPGA+DSP的通用化嵌入式图像处理模块,可以用于不同的项目,只需要针对不同的项目设计不同的AD、DA和接口就可以了。该处理模块具有高性能、低功耗、低成本、可扩展、可重构、灵活性强等优点,可以大大降低开发成本和设计周期。     

基于AD9854重离子治癌加速器高频控制器设计

介绍了兰州重离子治癌加速器治疗装置的高频控制系统原理、软件设计、硬件配置和布局。提出并实现了对重离子治癌加速器高频控制系统的高频腔体的精确控制。在硬件上,重离子治癌加速器高频控制系统硬件平台由监视控制板和数据分析板两部分构成,采用双FPGA+DSP+DDS+PXI 结构,此结构具有强大的数据处理能力,其核心器件是FPGA和DDS。通过设计编写FPGA VHDL代码实现对DDS芯片的配置,产生的IQ两路信号,分别发送到高频腔、幅度调制器以及偏流电源上,完成幅相同调和频率调制。通过该设计,实现与DAC和ADC操作配合进行高速高效的数据传输,产生高品质束流。     

光纤陀螺寻北仪控制系统的设计和实现

陀螺寻北系统在军事和民用领域具有极广阔的应用。该文介绍了一种使用光纤陀螺实现自寻北系统的实现方法。系统采用DSP和计算机相结合的方法，其中用DSP进行数据采集及系统控制，DSP和计算机以RS232串口方式进行通信，用计算机实现数字滤波、数据解算和实时状态显示，完成寻北。寻北结束给出初始方位角，并用激光光斑指示北向。已完成的系统根据采用陀螺精度不同，达到3～10mrad寻北精度，可以满足相应寻北精度要求的军事和民用目的。     

基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现

为了提高对实时信号采集的准确性和无偏性,提出一种基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计方案。系统采用4个换能器基阵并联组成信号采集阵列单元,对采集的原始信号通过模拟信号预处理机进行放大滤波处理,采用TMS32010DSP芯片作为信号处理器核心芯片实现实时信号采集和处理,包括信号频谱分析和目标信息模拟,由DSP控制D/A转换器进行数/模转换,通过FPGA实现数据存储,在PC机上实时显示采样数据和DSP处理结果。通过仿真实验进行性能测试,结果表明,该信号采集系统能有效实现实时信号采集和处理,抗干扰能力较强。     

铷原子频标数字伺服系统

分析了铷频标内锁频环路相敏检波基本原理和数字伺服的基本方法. 采用单片机(MCU)、模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)设计了一种数字伺服系统. 利用该数字伺服系统,实现了铷原子频标的闭环锁定,短期稳定度指标达到一般商品铷钟水平.     

FPGA-based amplitude and phase detection in DLLRF

The new generation particle accelerator requires a highly stable radio frequency（RF） system. The stability of the RF system is realized by the Low Level RF（LLRF） subsystem which controls the amplitude and phase of the RF signal. The detection of the RF signal＇s amplitude and phase is fundamental to LLRF controls. High-speed ADC（Analog to Digital Converter） ,DAC（Digital to Analog Converter） and FPGA（Field Programmable Gate Array） play very important roles in digital LLRF control systems. This paper describes the implementation of real-time amplitude and phase detection based of the FPGA with an analysis of the main factors that affect the detection accuracy such as jitter,algorithm＇s defects and non-linearity of devices,which is helpful for future work on high precision detection and control.     

基于DSP的高功率TEACO_2激光器控制系统的高精度数据采集

针对基于DSP的高功率TEA CO2激光器控制系统直接利用DSP F2812内置A/D转换器(ADC)进行模拟量采样时存在转换误差较大,且模拟量易受电磁干扰等问题,从硬件和软件两个角度提出了校正DSP2812内置ADC的方法。硬件上采用硬件模拟滤波和隔离等手段对输入的模拟量进行处理;软件校正则通过将两路给定的参考电压值送入DSPF2812内置A/D转换器的两个转换通道,计算出ADC的偏置误差和增益误差,以此误差对其它通道A/D转换器进行校正。最后,实验分析了参考电压和A/D采样时钟频率对A/D转换精度的影响。结果表明,提出的方法能有效地提高A/D转换器的精度,A/D转换误差达到±3 LSB,特别是在对腔压值精度要求很高的0～12 000 Pa区段,A/D转换精度达±1 LSB,可以保证TEA CO2激光器的可靠运行。