基于连续旋转波片调制的傅里叶解调方法研究

给出了在连续式旋转波片调制模式下傅里叶分析的推导过程和解调公式,并利用理论偏振轮廓对公式的准确性进行了验证。分别采用傅里叶分析和解调矩阵两种解调方法定量模拟了在连续式调制模式下波片的初始方位角误差、旋转定位误差以及探测器曝光过程中时间差占比3个因素对测量精度的影响。主要结论有(1)简单的傅里叶分析不再适用于连续式调制的结果解调,文中给出的新傅里叶分析方法与解调矩阵方法在进行误差分析时,可以得到基本一致的结果。(2)考虑初始方位角误差引起的影响,我们发现对于线偏振信号来说,采用傅里叶分析和解调矩阵可以得到非常一致的结果,而对于圆偏振来说,基于解调矩阵的方法得到的结果误差相对较小。但是两种解调方法都反映了初始方位角误差对圆偏振和线偏振产生的影响一致,且相对误差的大小与偏振信号本身的强弱有关。初始方位角的误差要求在十几角秒量级才能满足结果的相对误差在10-3以下。(3)考虑旋转定位误差引起的影响时发现,采用傅里叶分析和解调矩阵得到的结果非常接近。两者同时显示出旋转定位误差对线偏振信号造成的影响更为明显,且相对误差的大小与信号的强弱有关。当波片的重复定位精度在10″左右时,对10-2量级的弱偏振信号来说,测量误差也能在10-3量级左右。从这一点上,我们发现连续式调制模式对波片旋转的定位精度要求要明显高于步进式调制模式。(4)两种解调方法的结果均显示,在连续式调制模式下,波片的调制周期与探测器曝光时长的时间差(Δ)会造成线偏振信号之间的串扰,即时间差占比(Δ/T)对线偏振信号造成的影响比对圆偏振信号的影响更为明显。当Δ/T小于1%时,线偏振信号相对误差达到10-3量级。

基于傅里叶解调算法的硅微陀螺仪控制系统设计与试验

为了改善硅微陀螺仪控制精度,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的傅里叶解调算法,结合同步倍频采样技术,分别对硅微陀螺仪驱动轴检测信号和敏感轴检测信号进行解调.并借助自动增益控制(AGC)和锁相环(PLL)技术,实现硅微陀螺仪的闭环驱动控制和高精度解调输出.仿真和试验结果表明:相比于乘法解调,傅里叶解调算法具有更好的解调精度和更强的抗噪声能力;驱动振幅控制精度达到7.5×10-6,全温频率跟踪最大误差为50 mHz;试验陀螺的零偏稳定性由采用乘法解调算法的24.83(°)/h提高到采用傅里叶解调算法的10.65(°)/h.试验验证了傅里叶解调算法在硅微陀螺仪数字控制系统中的可行性和有效性.