[发明专利]一种基于DSP和FPGA的机抖激光陀螺抖动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机抖激光陀螺抖动装置，特别是一种基于DSP和FPGA的机 抖激光陀螺抖动装置。

背景技术

激光陀螺敏感运动载体角速度的基本测量原理是基于Sagnac效应。在理想 情况下，谐振腔内逆、顺时针方向传播的光波频率差正比于惯性输入角速率。 但是由于激光陀螺的反射镜存在背向散射、环路的非均匀性等原因，当两束光 的频差小到一定程度时，其频率受牵引同步作用而无频差输出，这种现象称为 闭锁效应。为了克服激光陀螺的闭锁，需要人为地给激光陀螺体上加一偏置角 速率，使其工作点全部或大部分时间从锁区中偏置出来。应用最广泛的偏频方 案是机械抖动偏频，通过加入交变的正弦机械抖动使陀螺大部分时间工作在锁 区之外，从而减小闭锁误差。但是加上机械抖动后，陀螺输出中不仅包括了外 界惯性输入角速率信息，还包含抖动信号的角速率信息。因此必须对输出解调， 消除抖动角速率的信号。现阶段机抖电路主要采用模拟电路的方式实现。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种基于DSP和FPGA的机抖激光陀 螺抖动装置。它结构简单，体积小，控制精度高。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：包括：

抖动机构：包括压电陶瓷片和抖动传感器，抖动传感器通过电压跟随器分 别与稳幅和频率跟随电路电连接；

稳幅电路：包括RC低通滤波电路和AD8436芯片，输出一个稳定的直流电 压值，通过AD转换芯片与DSP处理器电连接。

频率跟随电路：包括RC低通滤波电路、运算放大电路、比较器和光耦隔离 电路6N136，RC低通滤波电路通过运算放大电路、比较器、光耦隔离电路6N136 得到一个稳定的频率值；

DSP处理器与FPGA：FPGA与DSP处理器双向电连接，FPGA对DSP处理器 进行频率采集，采集抖动信号的上升沿和下降沿，将上升沿和下降沿信号分别 发给DSP处理器作为中断的响应信号，DSP处理器得到该信号后，进入中断子函 数中，将抖动传感器的幅值转换结果存到采集数组中，进行模糊PID控制，确 定PWM波的占空比，最后输出给FPGA，将PWM波进行移相处理，输出给驱动电 路；

和驱动电路：包括功率放大电路，功率放大电路与所述抖动机构的压电陶 瓷片电连接，功率放大电路前端采用±15V供电，后端采用60V供电，驱动压电 陶瓷片。

本发明结构简单，体积小，控制精度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明剖视图。

具体实施方式

如图1所示，包括：

抖动机构：包括压电陶瓷片和抖动传感器，抖动传感器通过电压跟随器分 别与稳幅和频率跟随电路电连接；

稳幅电路：包括RC低通滤波电路和AD8436芯片，输出一个稳定的直流电 压值，通过AD转换芯片与DSP处理器电连接。

频率跟随电路：包括RC低通滤波电路、运算放大电路、比较器和光耦隔离 电路6N136，抖动传感器输出的频率信号通过RC低通滤波电路、运算放大电路、 比较器、光耦隔离电路6N136得到一个稳定的频率值；

DSP处理器与FPGA：FPGA与DSP处理器双向电连接，FPGA对DSP处理器 进行频率采集，采集抖动信号的上升沿和下降沿，将上升沿和下降沿信号分别 发给DSP处理器作为中断的响应信号，DSP处理器得到该信号后，进入中断子函 数中，将抖动传感器的幅值转换结果存到采集数组中，进行模糊PID控制，确 定PWM波的占空比，最后输出给FPGA，将PWM波进行移相处理，输出给驱动电 路；

和驱动电路：包括功率放大电路，功率放大电路与所述抖动机构的压电陶 瓷片电连接，功率放大电路前端采用±15V供电，后端采用60V供电，驱动压电 陶瓷片。

所述的抖动机构包括八个压电陶瓷片，其中七个作为抖动的执行机构，一 个作为抖动传感器。