一种光纤陀螺仪的新型探测方法技术

本发明专利技术提供了一种光纤陀螺仪的新型探测方法，其中探测端口为干涉式消偏光纤陀螺仪的互易端口(I口)和非互易端口(II口)，信号处理采取差分信号处理方式，所述方法包括：测试用干涉式消偏光纤陀螺仪的光学结构要求在光源与光源耦合器间、光源耦合器与光纤环耦合器间、在光纤环耦合器与光纤环之间分别添加lyot消偏器；相位调制采用具有光纤陀螺仪本证频率的正弦信号；该正弦信号的幅度要进行相应的调整，使得调制深度值稳定在1.841附近；利用双通道光电平衡探测器，同时探测干涉式消偏光纤陀螺仪的互易端口(I口)和非互易端口(II口)，将两路光电转换后的电信号归一化后做差分处理，利用差分结果进行陀螺仪信号的解调。该方法可以有效降低光纤陀螺仪的随机游走，并提高光纤陀螺仪的零偏稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，更加具体地，涉及一种干涉式消偏光纤陀螺仪的双路 平衡差分检测原理及装置。
技术介绍
陀螺仪是一种转动传感器，用于测定其所在载体的转动角速度。陀螺仪被广泛地 应用于飞行器及武器的制导、工业及军事上的精密测量等领域。常见的陀螺仪有三种类型： 机械陀螺仪，激光陀螺仪，和光纤陀螺仪（Fiber-optic gyroscope，F0G)。机械陀螺仪是 利用高速旋转体的旋转轴具有保持其方向的趋势这样一个物理原理而制造出的定向装置， 由于机械陀螺仪包含活动部件其结构复杂、工艺要求高、制约精度进一步提高的因素众多。 光学陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高等特点，目前稳定度不及高精度现代机械陀螺，但潜力 大。由于应用的需要，新型的陀螺仪应具有高的灵敏度与稳定度，较低的成本和功耗，以及 体积小等特征。 光学陀螺仪的原理基于萨格纳克效应（Sagnac effect)。具体说，在转动的闭合光 路中，由同一光源发出的两束特征相同的光分别沿顺时针（CW)方向和逆时针（CCW)方向传 输时发生干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，就可以测出闭合光路旋转角速度。萨格 纳克效应的一种常见表达方式是顺时针方向（CW)和逆时针方向（CCW)传输的两束光产生 了与旋转角速度成正比的相位差Λ φ，这个相位差被称作萨格纳克相移，表达式如下：【主权项】1. 一种干涉式消偏光纤陀螺仪的差分平衡探测方法，其中所述光纤陀螺仪包括相位调 制器，所述方法包括： 测试用干涉式消偏光纤陀螺仪的光学结构，该光学结构要求在光源与光源耦合器间、 光源耦合器与光纤环耦合器间、在光纤环耦合器与光纤环之间分别添加Iyot消偏器， 相位调制采用具有光纤陀螺仪本证频率的正弦信号，该正弦信号的幅度要进行相应的 调整，使得调制深度值稳定在1. 841附近， 利用双通道光电平衡探测器，同时探测干涉式消偏光纤陀螺仪的互易端口（I口）和非 互易端口（II口）， 互易端口光电转换后得到I路电信号，非互易端口光电转换后得到II路电信号，利用 数字采集系统分别采集I路电信号和II路电信号，在数字域中去除直流分量后，分别将I 路电信号和II路电信号进行归一化处理，得到第III路、第IV路信号 将第III路、第IV路信号做差得到第V路信号； 利用预定的解调程序和第V路信号解调出角速度和其统计特性。 其中，所述预定的解调程序为利用开环光纤陀螺仪的一次、二次和四次谐波解调角速 度和调制深度。2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述光纤陀螺仪利用宽谱光源与3dB单模耦合器、 Iyot消偏器、PZT相位调制器、单模光纤环依次连接实现。3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述光纤陀螺仪利用宽谱光源与第一个Iyot消偏 器相连，第一个Iyot消偏器与第一个3dB单模光纤稱合器相连、第一个3dB单模稱合器的 直通臂与第二Iyot消偏器相连，第二个Iyot消偏器与第二个3dB单模耦合器相连、第二个 3dB单模耦合器与两个Loyt消偏器相连，两个Loyt消偏器依次通过保偏光纤连接，并与其 后的PZT相位调制器、单模光纤环通过单模光纤连接实现。4. 如权利要求1所述方法，当未加调制信号时： I 口信号Ijl+kicos^); II 口f目号l2; 利用交流耦合，去除直流项后： I 口信号Iik1Cos II口f目号+ ; 归一化公式： I口 =I1Ic1Cos/I1Ic1 Iin;_I2k2cos(4> + 4)〇)]/I2k2 差分公式：cos+cos( 0)。5. 如权利要求1所述的方法，其中，所述调制频率为所述光纤陀螺的本证频率，施加的 正弦信号形式是VciSin (wmt)。6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述预定的解调程序为利用开环光纤陀螺仪的一 次、二次和四次谐波解调角速度和调制深度。7. -种用于对干涉式消偏光纤陀螺仪的差分平衡探测的探测装置，其中所述光纤陀螺 仪包括相位调制器，所述探测装置包括： 调制信号施加单元，用于向所述相位调制器施具有本证调制频率和可调幅度的正弦信 号； 光电转换装置为双通道光电平衡探测器，该探测器包括光电装换器ro和前置放大滤 波模块； 采样率高于本证频率10倍以上的数字采集系统。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述光纤陀螺仪利用宽谱光源与3dB单模耦合器、 Iyot消偏器、PZT相位调制器、单模光纤环依次连接实现。9.如权利要求I所述的方法，其中，所述光纤陀螺仪利用宽谱光源与第一个Iyot消偏 器相连，第一个Iyot消偏器与第一个3dB单模光纤稱合器相连、第一个3dB单模稱合器的 直通臂与第二Iyot消偏器相连，第二个Iyot消偏器与第二个3dB单模耦合器相连、第二个 3dB单模耦合器与两个Loyt消偏器相连，两个Loyt消偏器依次通过保偏光纤连接，并与其 后的PZT相位调制器、单模光纤环通过单模光纤连接实现。10. 如权利要求7所述的探测装置，其中，所述相位调制器上所施加的正弦信号如权利 要求1所述的方法，其中，所述相位调制器上所施加的正弦信号是VtlSin(wmt)， 利用交流耦合，去除直流项后归一化公式： I 口 =Iik1CosIi(6+A(J) (t)] /I1Ic1 II 口 ：_121^2(308 /I2k2 差分公式：cos+cos 其中△Cj5 (t)为调制信号所引起的调制相移。【专利摘要】本专利技术提供了，其中探测端口为干涉式消偏光纤陀螺仪的互易端口(I口)和非互易端口(II口)，信号处理采取差分信号处理方式，所述方法包括：测试用干涉式消偏光纤陀螺仪的光学结构要求在光源与光源耦合器间、光源耦合器与光纤环耦合器间、在光纤环耦合器与光纤环之间分别添加lyot消偏器；相位调制采用具有光纤陀螺仪本证频率的正弦信号；该正弦信号的幅度要进行相应的调整，使得调制深度值稳定在1.841附近；利用双通道光电平衡探测器，同时探测干涉式消偏光纤陀螺仪的互易端口(I口)和非互易端口(II口)，将两路光电转换后的电信号归一化后做差分处理，利用差分结果进行陀螺仪信号的解调。该方法可以有效降低光纤陀螺仪的随机游走，并提高光纤陀螺仪的零偏稳定性。【IPC分类】G01C19-72【公开号】CN104729493【申请号】CN201310697603【专利技术人】赵大宇, 张振荣 【申请人】广西大学【公开日】2015年6月24日【申请日】2013年12月18日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干涉式消偏光纤陀螺仪的差分平衡探测方法，其中所述光纤陀螺仪包括相位调制器，所述方法包括： 测试用干涉式消偏光纤陀螺仪的光学结构，该光学结构要求在光源与光源耦合器间、光源耦合器与光纤环耦合器间、在光纤环耦合器与光纤环之间分别添加lyot消偏器， 相位调制采用具有光纤陀螺仪本证频率的正弦信号，该正弦信号的幅度要进行相应的调整，使得调制深度值稳定在1.841附近， 利用双通道光电平衡探测器，同时探测干涉式消偏光纤陀螺仪的互易端口(I口)和非互易端口(II口)， 互易端口光电转换后得到I路电信号，非互易端口光电转换后得到II路电信号，利用数字采集系统分别采集I路电信号和II路电信号，在数字域中去除直流分量后，分别将I路电信号和II路电信号进行归一化处理，得到第III路、第IV路信号 将第III路、第IV路信号做差得到第V路信号； 利用预定的解调程序和第V路信号解调出角速度和其统计特性。 其中，所述预定的解调程序为利用开环光纤陀螺仪的一次、二次和四次谐波解调角速度和调制深度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵大宇，张振荣，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45