光纤陀螺反馈回路非线性度测试方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤陀螺反馈回路非线性度测试方法，采用FPGA自带的chipscope进行数据的采集，不需要外部采集系统进行数据采集，具有良好的数据实时性，采集速度快，不需进行数据平滑，测试数据没有延迟，电路的输入数据与非线性度输出数据完全一一对应。

【技术实现步骤摘要】
光纤陀螺反馈回路非线性度测试方法
本专利技术涉及光纤陀螺的测试领域，特别是一种光纤陀螺反馈回路非线性度测试方法。
技术介绍
光纤陀螺是基于萨格奈克（Sagnac）效应工作的一种角速度传感器。它是具有广阔应用前景的全固态惯性仪表，它与传统的机械陀螺有所不同，摆脱了转子陀螺的范畴，具有寿命长、质量轻、体积小、功耗小、测量范围大、可快速启动、结构设计灵活等特点。光纤陀螺因其潜在的精度替代了大部分传统的机电陀螺在海、陆、空、天领域的应用，并且起到了关键作用。光纤陀螺仪的反馈回路的非线性度直接影响最终的标度因数非线性指标，因此，需要对反馈回路的输出非线性度进行测试。为了实现对反馈回路非线性度的测试，一般采用对光纤陀螺进行阶梯波离散调制，然后测试陀螺输出数据的方法进行测试。该方法测试时间较长，需要进行数据平滑，反馈回路与测试数据之间存在延迟，不能直观、真实体现反馈回路与其非线性度的对应关系。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种光纤陀螺反馈回路非线性度测试方法，光纤陀螺反馈回路非线性度测试方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种光纤陀螺反馈回路非线性度测试方法，包括以下步骤：1）实时采集光纤陀螺数据；2）利用采集的数据得到Sv数据和Dr数据；3）将Sv数据进行解调处理；4）利用解调处理后的数据和Dr建立Y波导在全数字范围内的非线性度对应关系；5）对解调处理后的数据进行一阶线性拟合，得到拟合直线L；6）计算解调处理后的数据的逐点拟合误差；7）计算逐点拟合误差的非线性度。解调处理的公式为：Ds(i)=Sv(i+1)-Sv(i)；i=1,2,3，……。逐点拟合误差计算公式为：Es(i)=（Ds(i)-L(i)）/|Max(Ds)|。非线性度的计算公式为Kn=max|Es(i)|。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术采用FPGA自带的chipscope进行数据的采集，不需要外部采集系统进行数据采集，具有良好的数据实时性，采集速度快，不需进行数据平滑，测试数据没有延迟，电路的输入数据与非线性度输出数据完全一一对应。附图说明图1本专利技术光纤陀螺组成示意图；图2为阶梯锯齿波完整波形图；图3为阶梯锯齿波局部波形图；图4为采样区间示意图。具体实施方式本专利技术主要实现过程包括：1）在光纤陀螺的逻辑电路中加入chipscope软核，加入反馈回路的驱动数据和前向回路的测试数据作为待分析数据；2）设置光纤陀螺中的逻辑电路的工作模式为阶梯波+方波调制组合输出方式，阶梯高度为1；3）打开chipscope的数据分析工具，设置工作模式为连续采集和自动数据存储，开始进行数据采集；4）完成一段数据采集后，打开Matlab对数据进行处理和绘图，得到反馈回路的非线性度曲线。在陀螺的FPGA程序中设计阶梯锯齿波，通过DA电路输出至Y波导；阶梯锯齿波的阶梯高度为1，幅值范围为0~65535，阶梯宽度为光纤环的时间常数τ，波形如图2、3。在FPGA程序中设计采样程序，在AD采样时钟（频率大于10/τ）下对AD输入信号进行数据采样，取τ时间内的有效采样区域τs数据进行求和得到每个τ时间内的有效值Svi（i=1,2,3,……），采样区间如图4所示。在chipscore文件中设计数据采集程序，采集时钟为AD采样时钟，采集目标为AD输出信号Sv和对应的DA输出信号Dr。完成FPGA程序编译后，将编译结果下载到FPGA，FPGA开始工作，打开chipscore文件进行连续数据采集并自动保存数据。数据处理1、利用MATLAB打开采集的数据，得到Sv数据和Dr数据；2、将Sv数据进行解调处理，解调算法为：Ds(i)=Sv(i+1)-Sv(i)i=1,2,3，……3、利用Ds和Dr即可建立Y波导在全数字范围内的非线性度对应关系非线性度计算的具体实现步骤1、对Ds进行一阶线性拟合，得到拟合直线L；2、计算Ds的逐点拟合误差，计算公式为：Es(i)=（Ds(i)-L(i)）/|Max(Ds)|i=1,2,3,……3、计算Es的的非线性度，计算公式为：Kn=max|Es(i)|i=1,2,3,……该测试方法能测试出Y波导在τ时间尺度(us级)上的非线性度数据，并与驱动信号进行一一对应，真实完整地反映出Y波导的非线性度信息，有利于对其进行精准的非线性度补偿。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤陀螺反馈回路非线性度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1）实时采集光纤陀螺数据；2）利用采集的数据得到Sv数据和Dr数据；3）将Sv数据进行解调处理；4）利用解调处理后的数据和Dr建立Y波导在全数字范围内的非线性度对应关系；5）对解调处理后的数据进行一阶线性拟合，得到拟合直线L；6）计算解调处理后的数据的逐点拟合误差；7）计算逐点拟合误差的非线性度。

【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺反馈回路非线性度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1）实时采集光纤陀螺数据；2）利用采集的数据得到Sv数据和Dr数据；3）将Sv数据进行解调处理；4）利用解调处理后的数据和Dr建立Y波导在全数字范围内的非线性度对应关系；5）对解调处理后的数据进行一阶线性拟合，得到拟合直线L；6）计算解调处理后的数据的逐点拟合误差；7）计算逐点拟合误差的非线性度。2.根据权利要求1所述的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智荣，
申请(专利权)人：湖南航天机电设备与特种材料研究所，
类型：发明
国别省市：湖南,43