Tecnologias-chave e otimização na modulação e demodulação totalmente digitais em circuito fechado para giroscópios de fibra óptica.

O esquema de modulação e demodulação em circuito fechado totalmente digital é atualmente a tecnologia predominante para giroscópios interferométricos de fibra óptica (IFOGs) de alta precisão. Ele modula e demodula sinais ópticos em condições de circuito fechado por meio de circuitos digitais, extraindo assim a velocidade angular de rotação com alta linearidade.

A figura abaixo mostra um diagrama típico de um sistema de processamento de sinal totalmente digital em circuito fechado, com tecnologias e otimizações importantes, incluindo melhoria da largura de banda do sistema, supressão da distorção de modulação e implementação em plataforma de hardware.

Melhoria da largura de banda do sistema

Ao adotar um esquema de modulação/demodulação de frequência tripla, o período de amostragem é reduzido para um terço da frequência fundamental, aumentando significativamente a largura de banda do sistema e compensando melhor os sinais de ruído de alta frequência, melhorando o desempenho dinâmico sem afetar a precisão estática.

Supressão da distorção de modulação

Este método adota uma técnica de demodulação de onda quadrada com pulso de zeragem bipolar, que pode eliminar ou suprimir eficazmente a influência da distorção de modulação. Comparada aos métodos de demodulação convencionais, esta técnica pode reduzir o erro relativo da medição da velocidade angular em uma ordem de magnitude (de 1% para 0,1%), o que é de grande importância para melhorar a precisão e a estabilidade das medições de giroscópios de circuito fechado.

Implementação da plataforma de hardware

Os sistemas de circuito fechado totalmente digitais geralmente dependem de plataformas de processamento de sinal digital de alto desempenho. Devido à sua forte capacidade de processamento paralelo, alta integração e boa flexibilidade, os FPGAs (Plataformas de Gráficos em Fechamento) tornaram-se gradualmente a escolha predominante. Os FPGAs podem realizar demodulação totalmente digital, controle de lógica de temporização, filtragem digital e até mesmo algumas funções de pré-processamento.

O esquema de modulação e demodulação em malha fechada totalmente digital permite a extração linear de sinais FOG por meio da operação sinérgica de polarização por modulação de fase, demodulação por correlação digital e realimentação de fase por onda escalonada. Este esquema não só é fundamental para alcançar alta precisão e uma ampla faixa dinâmica em FOG, como também sua adaptabilidade a ambientes de alta dinâmica e seu nível de integração estão em constante aprimoramento.

• Postagem anterior

  O Northfinder MEMS de baixo custo Micro-Magic NF1000 fornece medições precisas para perfuração direcional de petróleo e gás.

• Próxima publicação

  Os sensores de inclinação de alta precisão da série Micro-Magic T700 impulsionam a automação agrícola para a era da inteligência.