光纤陀螺(Fiber optic gyro,FOG)是一种以光学Sagnac效应为理论基础的高精度角速度传感器,它在惯导系统中发挥着相当重要的作用,惯导系统的性能直接受其测量精度的影响。近年来,谐振型光纤陀螺(Resonant FOG,RFOG)是目前国际上相当热门的课题。RFOG是通过测量光纤环形谐振环(Fiber ring resonator,FRR)内的两路相互反向传播的光波的谐振频率差来测量系统相对于惯性空间的旋转角速度,但由于光学Sagnac效应相当微弱,因此在RFOG中信号检测系统的设计也相当重要,检测系统的精度和优化程度也直接决定了陀螺的测量精度。RFOG的信号检测系统有分模拟和数字两种,由于数字系统较为稳定,抗干扰能力较强,运行速度较快,因此本课题采用数字信号检测系统。使用现场可编程门阵列(FPGA)芯片对相关信号进行检测及处理。本文的主要研究内容及研究成果如下:分析光学Sagnac效应、干涉型和谐振型两种FOG的测量物理量与角速度的关系、以及FRR的输出谱和它的特性,并介绍本课题RFOG中的光路结构、电路结构以及FPGA芯片内的程序模块。研究FPGA芯片内一些相关的基本算法程序的实现,分析数字量与模拟量的转换,并优化算法,包括采用触发器延迟法实现对时钟的双边沿触发及任意分频、采用相位累加法和递推公式法这两种方法产生数字波形、以及对数字波形的优化如毛刺消除技术、波形电压超出输出范围的解决方法等。设计并优化信号检测系统,先分析光波经过调相后FRR的输出特性,然后根据分析结果制定解调算法。在采样相减解调法中,提出在采样过程中实时相减的方法,使解调值的更新频率提升至原来的两倍,并通过理论仿真获得最佳调制参数,制定锁频反馈回路的控制方案,并阐明了PID控制过程本质上是携带窗函数的一次积分(求和)控制过程。提出解调值相减法,用于抵消两路光波解调值的同步波动,从而提高陀螺系统的测量精度。采用串口通信系统将陀螺的输出信息直接发送到上位机,避免了DA转换器和放大器的第二次噪声加入,提高了测试的精度。最后将仿真与实验结果进行对照和分析,包括谐振曲线与解调曲线、锁频反馈回路的性能测试、输出信号的标定、拟合与精度测试。