專利名稱：一種改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子技術(shù)中光纖傳感器的領(lǐng)域，尤其涉及一種改善開(kāi)環(huán)數(shù)字 光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的方法。更具體地說(shuō)，是指一種利用減法器補(bǔ)償模數(shù) 轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差來(lái)改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的方法。
技術(shù)背景開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，但是標(biāo)度因數(shù)線性度不理想， 直接制約了它的應(yīng)用。從原理上看，開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺的標(biāo)度因數(shù)是光纖環(huán)的直徑和長(zhǎng)度，PIN探測(cè)器、前放和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的增益的函數(shù)，它們的 變化都會(huì)直接對(duì)標(biāo)度因數(shù)產(chǎn)生影響。在上述這一檢測(cè)通道中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差(INL)是主要的誤 差源。 一般，10位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差最大值為2個(gè)LSB，相當(dāng)于 每個(gè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的最大積分非線性誤差達(dá)2/21()*100% = 0.195%。對(duì)于開(kāi)環(huán)應(yīng) 用來(lái)說(shuō)，這一誤差直接轉(zhuǎn)化為光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)的誤差。開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺，利用光纖環(huán)將敏感到的輸入角速度轉(zhuǎn)換為相位變化， 這一過(guò)程是由sagnac干涉儀實(shí)現(xiàn)的，干涉曲線是一個(gè)余弦曲線。為了讓系統(tǒng)工 作于響應(yīng)最靈敏的iW2工作點(diǎn)，需要利用i;r/2的方波調(diào)制來(lái)完成動(dòng)態(tài)偏置，再 將土;r/2的兩個(gè)數(shù)據(jù)相減而完成解調(diào)，獲得實(shí)時(shí)角速度的信息。解調(diào)時(shí)，i;r/2的 兩個(gè)數(shù)據(jù)都已經(jīng)攜帶了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的誤差信息。如果模數(shù)轉(zhuǎn)換器是關(guān)于工作點(diǎn) 完美的偶對(duì)稱，對(duì)輸出結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生任何影響。但是通過(guò)對(duì)測(cè)得的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的積分非線性分解看到，奇對(duì)稱占主要分量。這樣，二者相減時(shí)就會(huì)給開(kāi)環(huán)光 纖陀螺的標(biāo)度因數(shù)帶來(lái)更大的誤差。同時(shí)，不同的數(shù)字碼對(duì)應(yīng)的積分非線性誤 差是不同的，這直接導(dǎo)致了開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的惡化。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)目前開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺研究中，尚無(wú)測(cè)試模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的積分非線性誤差并利用減法器補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀，提供一種改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺 標(biāo)度因數(shù)線性度的方法。改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的方法包括如下步驟1) 采用計(jì)算機(jī)、源表和包含有模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、時(shí)鐘控制模 塊和通訊模塊的主板搭建模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)；2) 使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)，獲得從0開(kāi)始，以1/^的步長(zhǎng)直到^^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表"是用戶定義的電壓變化步長(zhǎng)，f^是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電壓轉(zhuǎn)換最大值；3) 利用從0開(kāi)始，以MF的步長(zhǎng)直到^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸 出的對(duì)照表計(jì)算得到相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線性誤 差的對(duì)照表；4) 在開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺上應(yīng)用時(shí)，從前放送來(lái)的模擬電壓值以t/^為一個(gè) 單位，最近取整；利用減法電路，將取整后的模擬電壓值與相應(yīng)于不同模擬值 輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線性誤差的對(duì)照表中的相應(yīng)積分非線性誤差部 分相減，相減后的模擬值送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線 性誤差部分的硬件補(bǔ)償；通過(guò)硬件補(bǔ)償模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差，獲得準(zhǔn) 確的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出；所述的使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入—數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)，從0開(kāi)始， 以t/^的步長(zhǎng)直到^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表的步驟如 下1) 計(jì)算機(jī)控制源表從0開(kāi)始發(fā)送模擬電壓值；2) 經(jīng)過(guò)^戸等待后，、由所使用的源表的信號(hào)建立時(shí)間決定，主板上的數(shù) 字信號(hào)處理器控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器將該模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼，設(shè)定轉(zhuǎn)換持續(xù)時(shí)間為 /2戶，數(shù)字信號(hào)處理器采集^戸內(nèi)所有轉(zhuǎn)換的數(shù)字碼并求平均，將平均后的數(shù)字 碼送到計(jì)算機(jī)中；3) 計(jì)算機(jī)收到該數(shù)字碼后與該次發(fā)送的模擬電壓值一起存儲(chǔ)，并判斷該次 觸發(fā)源表的信號(hào)是否為^p，若是，整個(gè)測(cè)試結(jié)束；否則，控制源表發(fā)送比前次 高t,的模擬電壓值；重復(fù)步驟2);4) 計(jì)算機(jī)利用源表發(fā)送的模擬值和數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字碼，作出從 0開(kāi)始，以t/^的步長(zhǎng)直到^p的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表。所述的利用從0開(kāi)始，以t/^的步長(zhǎng)直到f^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字 碼輸出的對(duì)照表計(jì)算得到相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線 性誤差的對(duì)照表的步驟如下1) 利用最小二乘法對(duì)從O開(kāi)始，以MK的步長(zhǎng)直到Fpp的不同模擬值輸入響 應(yīng)的數(shù)字碼輸出，擬和出一條直線；2) 利用從0開(kāi)始，以t/^的步長(zhǎng)直到^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸 出，作出一條實(shí)際曲線；3) 以擬和直線的不同數(shù)字碼臺(tái)階所對(duì)應(yīng)的模擬值為中心，兩側(cè)^/2^的模擬值范圍為該數(shù)字碼對(duì)應(yīng)的理想模擬值輸入范圍，N為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，作 出相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的理想曲線，該曲線與實(shí)際曲線在 每個(gè)數(shù)字碼臺(tái)階過(guò)渡時(shí)的差值為相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積 分非線性誤差，作出相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線性誤 差的對(duì)照表。本發(fā)明具有的有益效果是首次提出了測(cè)試光纖陀螺中關(guān)鍵器件模數(shù)轉(zhuǎn)換 器的積分非線性誤差并對(duì)之補(bǔ)償?shù)姆椒?，該方法適用于開(kāi)環(huán)方案的數(shù)字光纖陀 螺；補(bǔ)償完全適合在線使用，在實(shí)際的陀螺工作環(huán)境中進(jìn)行；補(bǔ)償方法簡(jiǎn)單方 便，容易操作，具有很高的實(shí)用價(jià)值。目前無(wú)其他補(bǔ)償模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線 性誤差來(lái)改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的方法。利用該技術(shù)，可建立 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差的補(bǔ)償模型，定位制約系統(tǒng)靜態(tài)性能的瓶頸，以 改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)的線性度。


圖1是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)組成原理框圖； 圖2是模數(shù)轉(zhuǎn)換器模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試流程圖； 圖3是計(jì)算相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線性誤差的 對(duì)照表的框圖；圖4是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入一積分非線性誤差的說(shuō)明框圖； 圖5是利用硬件實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差補(bǔ)償?shù)目驁D； 圖6是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入一積分非線性誤差的結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明原理干涉式開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺的原理可以用下面三個(gè)公式表示-<formula>formula see original document page 6</formula>其中，L是光纖環(huán)的長(zhǎng)度，D是光纖環(huán)的直徑，Q是敏感到的輸入角速度，/l是真空中的波長(zhǎng)，c是真空中的光速，A^是轉(zhuǎn)換后的sagnac相位差。禾U用光纖環(huán)將敏感到的輸入角速度轉(zhuǎn)換成了相位變化。<formula>formula see original document page 6</formula>其中，/。是千涉儀輸出的平均光強(qiáng)。利用sagnac干涉儀將相位變化的信息轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)的變化。<formula>formula see original document page 6</formula> 其中，G。,"為PIN探測(cè)器的轉(zhuǎn)換系數(shù)，它將光強(qiáng)的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。G_為前放的放大倍數(shù)。g^為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的增益系數(shù)，它將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)送到DSP中。g。d =卩pp =〖他。/ + ^OT。， ( 4 )模數(shù)轉(zhuǎn)換器的增益a:由轉(zhuǎn)換電壓范圍&p和位數(shù)iv共同決定，其中i^。,為理 想的增益，&_為積分非線性誤差引入的增益誤差部分。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)直接送入DSP，再通過(guò)將士;r/2的數(shù)據(jù)相減的解調(diào)過(guò)程之后，作為開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀 螺的輸出。通過(guò)(4)式可以看出^_的存在直接影響了開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺的輸 出精度，帶來(lái)了輸出信號(hào)的誤差。一般使用的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差為±2￡^。對(duì)于開(kāi)環(huán)檢測(cè)大 動(dòng)態(tài)范圍的情況，設(shè)線圈長(zhǎng)度為100m，直徑為3cm的光纖陀螺，光學(xué)標(biāo)度因數(shù) 為(2^/)/1)*冗/180 = 2*"*100*0.03/(1310*10—9 *3*108)*冗/180 = 0.0008,即對(duì)應(yīng)于l。/s 的輸入角速度，產(chǎn)生的相位變化為0.0008md。由于陀螺系統(tǒng)轉(zhuǎn)速較慢時(shí)，A較 小，sir^-A的近似公式成立，設(shè)轉(zhuǎn)換后的相位差在士;r/20rad內(nèi)，相當(dāng)于輸入 角速度范圍在士196。/"此時(shí)曲線本身的誤差為0.06。/。，經(jīng)過(guò)arcsin函數(shù)的校正后， 曲線本身的誤差被降的更低，完全可以保證輸出信號(hào)的線性度要求。而此時(shí)， 由于每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字碼對(duì)應(yīng)的權(quán)重較大，2LSB的積分非線性誤差引起的 測(cè)量誤差高達(dá)2/21()*100% = 0.195%,若PIN探測(cè)器的增益為1，前放的增益為 10，，此誤差相應(yīng)于輸入角速度為0.23°",比地球自轉(zhuǎn)速度要大很多。為了降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差的影響，搭建模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值 輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)；獲得模數(shù)轉(zhuǎn)換器不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的從0到 2W-l的不同數(shù)字碼輸出響應(yīng)的對(duì)照表；計(jì)算得到相應(yīng)于不同模擬值輸入的積分 非線性誤差的對(duì)照表；通過(guò)在進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理器前加入減法器的方法補(bǔ)償模 數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差，獲得準(zhǔn)確的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出。下面結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明圖1是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)組成原理框圖， 采用計(jì)算機(jī)、源表和包含有模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、時(shí)鐘控制模塊和通 訊模塊的主板搭建模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng) 由計(jì)算機(jī)(PC1)、主板(MB2)和Keithley2600源表(SM3)組成。PC1通過(guò) USB端口與MB2相連。MB2的主要器件為數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、模數(shù)轉(zhuǎn)換 器(ADC)、時(shí)鐘控制模塊和通訊模塊，DSP和模數(shù)轉(zhuǎn)換器直接連接，DSP控制 模數(shù)轉(zhuǎn)換器將源表發(fā)出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼并采集該值；DSP的異步 串口 (UART)經(jīng)過(guò)通訊模塊，其主要部分是一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，將采集到的數(shù)字碼轉(zhuǎn)換為RS232協(xié)議輸出給PC1;內(nèi)部時(shí)鐘控制模塊協(xié)調(diào)時(shí)序。PC1與SM3 利用RS232端口連接，PC1控制源表發(fā)送從0開(kāi)始，以MF的步長(zhǎng)直到^的 不同模擬電壓信號(hào)。圖2是模數(shù)轉(zhuǎn)換器模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試流程圖。使用模數(shù)轉(zhuǎn)換 器的模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)，獲得從0開(kāi)始，以t/^的步長(zhǎng)直到 p 的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表。1 )計(jì)算機(jī)控制源表從0開(kāi)始發(fā)送模擬電壓值；2) 經(jīng)過(guò)^戸等待后，^由所使用的源表的信號(hào)建立時(shí)間決定，Kdthley2600 源表的輸出SLEW速率為0.08F/戶，設(shè)測(cè)試電壓值步長(zhǎng)t二40/^，貝i化應(yīng)為0.5， 為了使輸出更加穩(wěn)定，可以控制使/,=2。主板上的數(shù)字信號(hào)處理器控制模數(shù)轉(zhuǎn) 換器將該模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼，設(shè)定轉(zhuǎn)換持續(xù)時(shí)間為"^，若測(cè)試的模數(shù)轉(zhuǎn)換 器的采樣率為40M， ^二1時(shí)，相當(dāng)于每個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)會(huì)有40個(gè)數(shù)字碼輸出， 數(shù)字信號(hào)處理器采集^戶內(nèi)所有轉(zhuǎn)換的數(shù)字碼并求平均，將平均后的數(shù)字碼送 到計(jì)算機(jī)中，這個(gè)求平均的過(guò)程提高了信噪比；3) 計(jì)算機(jī)收到該數(shù)字碼后與該次發(fā)送的模擬電壓值一起存儲(chǔ)，并判斷該次 觸發(fā)源表的信號(hào)是否為F,若是，整個(gè)測(cè)試結(jié)束；否則，控制源表發(fā)送比前次 高t/^的模擬電壓值；重復(fù)步驟2);4) 計(jì)算機(jī)利用源表發(fā)送的模擬值和數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字碼，作出從 O開(kāi)始，以MK的步長(zhǎng)直到^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表。圖3是計(jì)算相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線性誤差的 對(duì)照表的框圖。利用從O開(kāi)始，以t/^的步長(zhǎng)直到^的不同模擬值輸入響應(yīng)的 數(shù)字碼輸出的對(duì)照表計(jì)算得到相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分 非線性誤差的對(duì)照表。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差的定義，積分非線性誤差是指實(shí)際傳遞 函數(shù)與理想直線的偏差。理想直線的獲得有兩種方法， 一是利用最小二乘法對(duì) 從O開(kāi)始，以t/^的步長(zhǎng)直到^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出，擬和出 一條直線；二是連接模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的實(shí)際曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)作出的 一條直線。其中方法二簡(jiǎn)單易行，但由于只使用兩個(gè)端點(diǎn)值計(jì)算，端點(diǎn)值的誤 差會(huì)直接成為擬和結(jié)果的誤差，穩(wěn)定度差。本發(fā)明采用方法一。1) 利用最小二乘法對(duì)從0開(kāi)始，以1/^的步長(zhǎng)直到^7的不同模擬值輸入響 應(yīng)的數(shù)字碼輸出，擬和出一條直線；2) 禾U用從0開(kāi)始，以t,的步長(zhǎng)直到^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出，作出一條實(shí)際曲線；3)以擬和直線的不同數(shù)字碼臺(tái)階所對(duì)應(yīng)的模擬值為中心，兩側(cè)^/2^的模 擬值范圍為該數(shù)字碼對(duì)應(yīng)的理想模擬值輸入范圍，N為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，作 出相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的理想曲線，該曲線與實(shí)際曲線在 每個(gè)數(shù)字碼臺(tái)階過(guò)渡時(shí)的差值為相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積 分非線性誤差(見(jiàn)圖4)，作出相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分 非線性誤差的對(duì)照表。圖5是利用硬件實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差補(bǔ)償?shù)目驁D。在開(kāi)環(huán)數(shù) 字光纖陀螺上應(yīng)用時(shí)，從前放送來(lái)的模擬電壓值以t/^為一個(gè)單位，最近取整; 利用減法電路，將取整后的模擬電壓值與相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼 臺(tái)階的積分非線性誤差的對(duì)照表中的相應(yīng)積分非線性誤差部分相減，相減后的 模擬值送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差部分的硬件 補(bǔ)償；通過(guò)硬件補(bǔ)償模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差，獲得準(zhǔn)確的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸 出。圖6是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入一積分非線性誤差的結(jié)果圖。測(cè)試選取的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器是ADS820，它是10位，20M采樣率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，橫軸代表轉(zhuǎn)換 電壓范圍0—5V，縱軸代表積分非線性誤差，以最低有效位(LSB)來(lái)表示。
權(quán)利要求
1、一種改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的方法，其特征在于包括如下步驟1)采用計(jì)算機(jī)、源表和包含有模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、時(shí)鐘控制模塊和通訊模塊的主板搭建模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入-數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)；2)使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入-數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)，獲得從0開(kāi)始，以tμV的步長(zhǎng)直到Vpp的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表，t是用戶定義的電壓變化步長(zhǎng)，Vpp是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電壓轉(zhuǎn)換最大值；3)利用從0開(kāi)始，以tμV的步長(zhǎng)直到Vpp的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表計(jì)算得到相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線性誤差的對(duì)照表；4)在開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺上應(yīng)用時(shí)，從前放送來(lái)的模擬電壓值以tμV為一個(gè)單位，最近取整；利用減法電路，將取整后的模擬電壓值與相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線性誤差的對(duì)照表中的相應(yīng)積分非線性誤差部分相減，相減后的模擬值送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差部分的硬件補(bǔ)償；通過(guò)硬件補(bǔ)償模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差，獲得準(zhǔn)確的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出；
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的方 法，其特征在于所述的使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入一數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)， 從0開(kāi)始，以的步長(zhǎng)直到Fpp的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表 的步驟如下1 )計(jì)算機(jī)控制源表從0開(kāi)始發(fā)送模擬電壓值；2) 經(jīng)過(guò)^^等待后，。由所使用的源表的信號(hào)建立時(shí)間決定，主板上的數(shù) 字信號(hào)處理器控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器將該模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼，設(shè)定轉(zhuǎn)換持續(xù)時(shí)間為 G/^，數(shù)字信號(hào)處理器采集/2戸內(nèi)所有轉(zhuǎn)換的數(shù)字碼并求平均，將平均后的數(shù)字 碼送到計(jì)算機(jī)中；3) 計(jì)算機(jī)收到該數(shù)字碼后與該次發(fā)送的模擬電壓值一起存儲(chǔ)，并判斷該次 觸發(fā)源表的信號(hào)是否為&,若是，整個(gè)測(cè)試結(jié)束；否則，控制源表發(fā)送比前次 高t;^的模擬電壓值；重復(fù)步驟2); 4) 計(jì)算機(jī)利用源表發(fā)送的模擬值和數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字碼，作出從 0開(kāi)始，以t/^的步長(zhǎng)直到^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的方 法，其特征在于所述的利用從0開(kāi)始，以t/^的步長(zhǎng)直到^p的不同模擬值輸入 響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表計(jì)算得到相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階 的積分非線性誤差的對(duì)照表的步驟如下- 1) 利用最小二乘法對(duì)從0開(kāi)始，以MF的步長(zhǎng)直到P^的不同模擬值輸入響 應(yīng)的數(shù)字碼輸出，擬和出一條直線； 2) 利用從0開(kāi)始，以t/^的步長(zhǎng)直到^的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸 出，作出一條實(shí)際曲線； 3) 以擬和直線的不同數(shù)字碼臺(tái)階所對(duì)應(yīng)的模擬值為中心，兩側(cè)^/2^'的模 擬值范圍為該數(shù)字碼對(duì)應(yīng)的理想模擬值輸入范圍，N為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，作 出相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的理想曲線，該曲線與實(shí)際曲線在 每個(gè)數(shù)字碼臺(tái)階過(guò)渡時(shí)的差值為相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積 分非線性誤差，作出相應(yīng)于不同模擬值輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線性誤 差的對(duì)照表。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)線性度的方法。搭建模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬值輸入-數(shù)字碼輸出的測(cè)試系統(tǒng)；獲得模數(shù)轉(zhuǎn)換器從0到V_pp的不同模擬值輸入響應(yīng)的數(shù)字碼輸出的對(duì)照表；計(jì)算得到模數(shù)轉(zhuǎn)換器相應(yīng)于不同模擬值輸入的數(shù)字碼臺(tái)階的積分非線性誤差的對(duì)照表；通過(guò)加入減法器的硬件補(bǔ)償方法，補(bǔ)償模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差，獲得準(zhǔn)確的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出。本發(fā)明有效的降低了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的積分非線性誤差引起的偽輸出，保證了開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性，并且能夠根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參數(shù)不同，調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)姆e分非線性誤差部分，有效地改善開(kāi)環(huán)數(shù)字光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)的線性度。
文檔編號(hào)G01C25/00GK101216323SQ20081005913
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日
發(fā)明者承 劉, 淼 程, 胡慧珠, 舒曉武 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)