专利名称：一种低照度光纤陀螺信号检测电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤陀螺信号检测电路中的信号检测电路。
背景技术：
光纤陀螺是一种光纤角速度传感器，光源在陀螺系统中有着很重要的作用。目前光纤陀螺普遍采用超辐射发光二极管(SLD)作为光源，其光功率稳定性直接影响着陀螺的 可靠性。由于陀螺通常工作在多变的外界环境下，由环境因素引起的SLD输出光功率下降 可能会引起PIN-FET探测器入射光功率超出陀螺信号检测电路的检测范围导致光纤陀螺 失效。信号检测电路主要对PIN-FET探测器输出信号进行采集和调理，其电路原理图如 图1所示。图中的A点是PIN-FET探测器输入信号，其被放大器Ul放大&倍(放大系数) 后到达D点。信号在D点再经A/D转换器采样转化为数字信号。由于A/D转换器通常都有 一定的电压采样范围，而PIN-FET探测器输出信号一般都存在直流分量，因此在C点设计了 调整系数为K3的偏置静态调整，用来调整在无外界转速作用时陀螺的直流偏置电压；在B 点设计了调整系数为K2的偏置动态调整，可以在外界转速作用陀螺时对直流偏置电压进行 调整使其保持正常工作。当减小光源驱动电流可以降低PIN-FET探测器入射光功率时，陀螺的精度试验数 据表明，在光源光功率下降为原光功率的30%后，陀螺的零偏为零，陀螺失去功能。将光源 光功率的全光电压增大后，零偏值由零突变至6. 3，陀螺恢复功能。零偏值突变测试图形如 图2所示。静态调整系数K3与PIN-FET探测器的初始入射光功率有光，一旦初始入射光功率 确定，其大小即确定，不会因光源光功率下降而发生改变，因此偏置静态调整对光源光功率 突变引起的偏置电压调整作用有限。动态调整系数K2能够对变化的偏置电压起调整作用， 但是也有一定的调整范围。因此对于光源光功率下降的情况而言，只需要考虑放大系数K1 和动态调整系数K2两个参数。而现有信号检测电路的放大系数K1 = 5，动态调整系数K2 = 1，陀螺能够正常工作 的光源光功率极限变化率为30%。在应对光源光功率因外界环境变化而下降的情况时，现有的信号检测电路的调整 能力有限，不能满足实际情况的要求。当光源光功率变化率超过30 %后陀螺就会失效，这种 情况对于光纤陀螺而言是致命的，也是影响光纤陀螺工程化和实际应用的一个因素。因此 需对现有信号检测电路的信号检测电路进行优化设计来提高其调整能力，以提高陀螺适应 外界环境对光源光功率影响的能力。因此设计一种低照度光纤陀螺信号检测电路使陀螺在很低的光源功率下正常工 作是一项重要工作。但是，对于信号检测电路而言，通常都希望放大系数越小越好，动态调 整系数越大越好，但是这与实际情况相矛盾。放大系数不仅影响输入的直流偏置电压，也影 响到输入的有用信号，也就会影响陀螺的性能。因此选取的放大系数和动态调整系数不仅要提高陀螺适应外界条件变化的能力和可靠性，也要保证陀螺具有较好的性能。 发明内容本实用新型目的是提供一种低照度光纤陀螺信号检测电路，其解决了现有陀螺输 出光功率下降过大可能会引起光纤陀螺失效的技术问题。本实用新型的技术解决方案是 一种低照度光纤陀螺信号检测电路，包括放大器Ul，并联在放大器Ul反相输入端 的探测电阻R1、动态电阻R2和静态电阻R3，连接在放大器Ul输出端和反相输入端的放大 电阻R4，所述PIN-FET探测器的信号输出端与探测电阻Rl的另一端连接，其特殊之处在于所述放大电阻R4与探测电阻Rl的比值为4 ；所述放大电阻R4与动态电阻R2的比值为2。上述PIN-FET探测器的匹配输出电压为2. 5V。本实用新型具有如下优点本实用新型检测电路对陀螺精度的影响小于5%，陀螺仍具有较好的精度，但陀螺 的光源光功率极限变化率从30%提高到82%，大大提高了光纤陀螺适应外界条件变化的 能力，进而提高了光纤陀螺的成品率和可靠性。

图1为本实用新型信号检测电路的电路原理图；其中U1-放大器，Rl-探测电阻， R2-动态电阻，R3-静态电阻，R4-放大电阻，Cl-电容；图2为现有陀螺的输出零偏值突变测试图；横轴为时间t (S)，纵轴为输出零偏值
((。Vh)；图3为采用本实用新型信号检测电路的陀螺的输出零偏值突变测试图；横轴为时 间t (s)，纵轴为输出零偏值((。Vh)；
具体实施方式
采用本实用新型电路的陀螺测试结果1、将现有陀螺的PIN-FET探测器匹配输出电压按3V调试，然后进行常温静态测 试；然后将采用本电路的陀螺的PIN-FET探测器匹配输出电压按2. 5V调试，然后进行常温 静态测试；测试结果见表1。可见，采用本实用新型电路的陀螺与现有陀螺相比，零偏变化 率小于5%。表 1 2、对采用本实用新型电路的陀螺进行试验，陀螺输出零偏值突变测试图形如图3 所示，光源光功率调整试验数据如表2所示。测试结果表明，使用本实用新型电路后陀螺光 源光功率极限变化率从30%提高到了 82%。表权利要求一种低照度光纤陀螺信号检测电路，包括放大器(U1)，并联在放大器(U1)反相输入端的探测电阻(R1)、动态电阻(R2)和静态电阻(R3)，连接在放大器(U1)输出端和反相输入端的放大电阻(R4)，所述PIN-FET探测器的信号输出端与探测电阻(R1)的另一端连接，其特征在于所述放大电阻(R4)与探测电阻(R1)的比值为4；所述放大电阻(R4)与动态电阻(R2)的比值为2。
2.根据权利要求1所述的低照度光纤陀螺信号检测电路，其特征在于所述PIN-FET 探测器的匹配输出电压为2. 5V。
专利摘要本实用新型涉及一种低照度光纤陀螺信号检测电路，包括放大器(U1)，并联在放大器(U1)反相输入端的探测电阻(R1)、动态电阻(R2)和静态电阻(R3)，连接在放大器(U1)输出端和反相输入端的放大电阻(R4)，PIN-FET探测器的信号输出端与探测电阻(R1)的另一端连接，放大电阻(R4)与探测电阻(R1)的比值为4；放大电阻(R4)与动态电阻(R2)的比值为2。本实用新型解决了现有陀螺输出光功率下降过大可能会引起光纤陀螺失效的技术问题，大大提高了光纤陀螺适应外界条件变化的能力，进而提高了光纤陀螺的成品率和可靠性。
文档编号G01P9/00GK201593979SQ200920274878
公开日2010年9月29日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者吉世涛, 周成岩, 尚俊云, 王一桦, 蓝燕 申请人:中国航天科技集团公司第九研究院第十六研究所