淺談光纖陀螺儀軌道方向不平順檢測系統設計

2020-12-05 電子產品世界

VG951光纖陀螺儀是根據薩格納克效應研製的，即光在薩格納克效應中產生的光程差與旋轉角速度成正比，從而可通過光的幹涉結果推算角速度，其輸出信號與角速度成正比。其主要關鍵技術指標為：偏差穩定性：0.3 - 1deg/hr;隨機遊走：<0.002deg/sqrtHz;工作範圍：80deg/sec;

偏差重複性(offset) 1°/hr,1 sigma;偏差變化(恆穩態)0.3°/hr,1 sigma;比例因子37mV/°/s±10%;外部磁場<1°/hr/Gauss;輸出阻抗1000Ω。由此可以看出，VG951是一種穩定性好、漂移小、重複性好、抗磁能力強的性能優異的光纖陀螺儀產品。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201701/337363.htm

陀螺儀用於檢測軌向時輸出信號很微弱，因此，必須選用低噪聲運放電路，併合理設置濾波電路。本系統選用高精度低噪聲的儀用放大器AD620，其最佳源電阻在1000Ω左右，正好與VG951相匹配，能最大限度地減少由於電路阻抗不匹配產生的噪聲[6] 。該放大電路與無源 RC濾波電路組合，能夠有效保證前置放大電路的品質。

AD 公司的A/D轉換器AD7714[6]是一款帶信號處理功能的串行A/D，可直接從傳感器接受低電平信號，使用和差轉換技術實現高達24bit的無誤碼模數轉換。AD7714內置數字濾波功能，可編程設置濾波器的截止頻率和穩定時間。本系統可同時接受和處理二路VG951的輸入。 AD7714參考端電壓(+3.0V)由AD780提供。

陀螺儀信號是雙極性信號，且信號地與電源地相通。雖然AD7714可以接受雙極性輸入，但有一個限制條件，即信號相對於AGND的電壓不能低於-30mv。因此，必須將陀螺儀信號平移一個基準電壓(+1.5V)，該電壓由AD780分壓提供。

系統以Philips公司的P89V51RD2[8]為控制與數據處理中心。P89V51RD2是一種高性能的80C51兼容型單片機，片內內置64K程序存儲器,768+256Byte數據存儲器，可利用 Philips提供的ISP/IAP程序實現系統的在線編程(在系統或在應用編程)。該CPU管理並控制著數據採集過程，由T2 定時器給AD7714的數字積分提供精確定時，並完成陀螺儀測量數據的實時分析與處理工作。圖1為簡化硬體原理圖。

同時，P89V51RD2還是與軌檢小車主CPU進行數據通訊的控制器，成為軌檢小車多CPU主從結構的一個基礎端點。

圖1 簡化硬體原理圖

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