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一种多路光纤陀螺仪温度信号采集方案 由于光纤螺母的检测性能具有一定的温度依赖性，且表面温度的变化导致光纤螺钉零位置的位移和标度因子的不稳定性，从而降低了光纤螺钉的检测精度。结果表明，热敏信号的采集和分析是实施温度补偿的先决条件。 1 硬件电路设计 本系统是对传统典型数字信号采集电路改进而来的,利用FPGA/CPLD技术实现光纤陀螺的温度信号采集硬件电路设计.通过基于FPGA/CPLD的硬件描述语言VHDL实现模拟开关的选通、A/D转换器的采样,以及数据的处理,最后通过计算机对采集的数据进行处理. 硬件电路结构图如图1所示. 传感器AD590是一个两端电流温度转换器,它能产生一个同温度成比例变化的电流.陀螺在运行时各方位温度不均匀,所以采用多路传感器对温度信号进行测量.文中采用模拟开关能实现四路传感器的轮换采集.其接线图如图2所示. 放大器INA118是一个低功率,通用并能提供良好精确性的功率放大器件,多用途的设计和体积小的特点使它得到广泛的使用.其接线图如图3所示. A/D转换器AD9220的作用是将收到的模拟信号转换成12位的数字信号输出,因此叫做模/数转换器.电源为(+5 V),信号噪声和失真率为70 dB,不失真动态范围为86 dB.AD9220通过触发脉冲来驱动工作,当触发脉冲输入口收到来自外界采样脉冲时,就将模拟信号转换成12位的数字信号. MAX232是一个电平转换器, 它包含2个驱动器和接收器,电源采用(+5 V).其接线图如图4所示. 2 软件的设计和实现 2.1 fpga/cpld并行低字节时的特性 将12位数据分为高字节(D7-D11)和低字节(D0-D6)2部分,高字节数据发送格式如图5所示. 低字节低7位为并行输入数据的低7位(D0-D6),最高位为低字节标志位(恒为0),具体数据发送格式如图6所示. FPGA/CPLD的频率为3.0 MHz,而计算机串口波特率为9 600,因此将输入时钟放大300倍就可以作为串口的时钟,整体时序图如图7所示. 2.2 等间隔变换数据 程序语言设计的功能包括将A/D转换器输出的并行数据转换成串行数据从串口发出;给模拟开关发送选通控制信号,实现4路传感器的等间隔轮换采集数据;其次必须给A/D转换器提供触发脉冲. 程序代码关键部分如下: 2.3 并行信号仿真 用软件工具FOUNDAION对设计进行了仿真,先输入12位并行信号(初始值设为0XABC),时序仿真图如图8所示. 理论与实际仿真图一致.其他条件时用同样的方法验证仿真,发现都相符合,软件测试完成. 3 模拟开关的设计 针对光纤陀螺温度漂移这一基本特点,采用FPGA/CPLD技术实现了硬件电路的设计,使温度信号的采集更简便. 设计中还提供了数据并行输出和串行输出的2种可选方案.利用模拟开关代替了往常采用多路前向通道的办法,降低了设计的复杂性,提高了资源利用率和系统稳定性.该设计能够快速、方便地获取光纤陀螺的温度信号,这对于找出外界环境温度对光纤陀螺的影响以及实施温度补偿具有重要参考价值.