El diseño del sistema de adquisición de datos del giroscopio de fibra óptica se centra en cómo extraer señales débiles de velocidad angular del ruido y lograr una conversión digital de alta precisión y sincronización. El enfoque técnico predominante actual adopta la arquitectura "FPGA+DSP" para satisfacer los requisitos de adquisición de datos de alta velocidad en la etapa inicial y procesamiento de señales complejo en la etapa final.
La arquitectura general del sistema suele constar de cuatro capas: interfaz de sensores, acondicionamiento y adquisición de señales, procesamiento de datos principal y gestión de comunicaciones y energía. Para un sistema integrado triaxial, es necesario sincronizar la adquisición de señales desde tres direcciones ortogonales.
En cuanto al diseño del hardware, el front-end utiliza un circuito de acondicionamiento de señal de precisión (amplificación, desplazamiento de nivel) para adaptarse al rango de entrada del ADC. Se selecciona un ADC sigma-delta de alta resolución para garantizar una adquisición precisa de señales débiles. Un FPGA se encarga del disparo síncrono multieje y la demodulación digital, mientras que un DSP realiza el control de lazo cerrado, la compensación de errores y el algoritmo de navegación inercial de montaje fijo. Las interfaces de comunicación admiten RS-422, CAN, etc., e incluyen una función de sincronización PPS (pulso por segundo).
En cuanto a los algoritmos de software, se adopta una técnica de modulación de onda escalonada digital de bucle cerrado, donde la retroalimentación de fase se aplica mediante una guía de onda en Y para mejorar significativamente el rango dinámico y la linealidad. Asimismo, se integran algoritmos como la compensación dinámica de voltaje, la supresión de vibraciones y la reducción de ruido del canal de referencia para eliminar eficazmente la deriva de temperatura y el ruido de intensidad de la fuente de luz. El flujo de procesamiento de datos incluye calibración inicial, muestreo síncrono, compensación de cálculo y salida integral; los datos finales se empaquetan según el protocolo de comunicación y se transmiten al ordenador principal.
El diseño del sistema equilibra alta precisión, alta sincronización y una fuerte capacidad antiinterferencias, lo que lo hace adecuado para escenarios de aplicaciones de navegación que requieren una respuesta dinámica y una estabilidad estrictas.
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