Study and compensation of bias drift, scale factor stability and linearity of a conditioning and sign processing circuit of an interferometric fiber optic gyroscope

Resumo: Os girômetros a fibra óptica são partes importantes de um sistema de navegação inercial. Para atingir as especificações necessárias para aplicações em sistemas inerciais, é indispensável que o demodulador eletrônico do sinal de Sagnac seja construído com componentes eletrônicos do estado da arte.A proposta deste trabalho é realizar o estudo e o desenvolvimento de uma técnica de compensação da deriva de temperatura no circuito eletrônico do girômetro, afim de melhorar a performance do mesmo. Para emulação do circuito óptico, foi desenvolvido um software em LabVIEW. O software controla um gerador de onda arbitrarias e calcula a saída do fotodiodo através da formulação teórica. Osresultados da emulação quando comparados com os valores teóricos do sinal de Sagnac apresentaram um erro de apenas §0; 02%. Foi desenvolvido também um sistema de calibração que utiliza a técnica look-up-table para compensação da deriva térmica, estabilidade do fator de escala e para linearização do circuito de condicionamento de sinais. Os resultados obtidos com as compensações se mostraram bastante importantes, melhorando a deriva do bias de 0; 15±=h para 0; 065±=h em uma faixa de temperatura de 35±C à 75±C; estabilidade do ganho de §1000ppm para §175ppm em uma faixa de temperatura 35±C à 75±C e a linearidade da resposta do circuito eletrônico de 3% para 0; 03%Abstract: Fiber Optic gyroscopes are an important part of inertial navigation systems. To meet the necessary specifications required for application in inertial systems, it is mandatory that the electronic Sagnac demodulator uses state of the art devices. The proposal of this work is to study and develop a technique to correct all together for the nonlinearities, the bias drift and scale factor stability, found in gyroscope electronic circuits, in order to improve the gyroscope performance. An optical circuit emulator, was developed using a software written in LabVIEW. The software controls an arbitrary wave generator and calculate the optical circuit output signal using a theoretical formulation. The results of the emulated signal are compared with theoretical values of a Sagnac interferometer and presents only §0; 02% difference error. It was developed a new calibration system that uses look-up-table technique to compensate for the thermal drift and correct the circuit non-linearities. This correction technique improves bias drift from 0; 15±=h to 0; 065±=h, for the temperature range 35±C to 75±C; scale factor stability from §1000ppm to §175ppm, for the temperature range 35±C to 75±C and linearity from 3% to 0; 03