基于多次谐波的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多次谐波的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法，利用随调相系数单调变化的两种不同次谐波解调信号的比值来表征调相系数的波动，并实时反馈给调相电压参数，从而实现系统调相系数的稳定。一种实现该方法的装置包括可调谐半导体激光器、隔离器、分光耦合器、第一路和第二路相位调制器、第一路和第二路信号源、输入端耦合器、光学谐振腔、输出端耦合器、第一路光电探测器和锁相放大器、频率伺服回路、第二路光电探测器和锁相放大器、第三路信号源和锁相放大器、第四路信号源和锁相放大器、第一和第二谐波相除模块、反馈控制模块及幅度控制模块。本发明专利技术能有效抑制陀螺系统中调相系数的波动，提高陀螺输出的精度。

Method and device for stabilizing phase modulation coefficient of resonant optical gyroscope based on multiple harmonics

The invention discloses a phase modulation coefficient stabilization method of resonant optical gyroscope based on multiple harmonics. The phase modulation coefficient fluctuation is characterized by the ratio of two different sub-harmonic demodulated signals monotonously varying with the phase modulation coefficient, and the phase modulation voltage parameters are fed back in real time to realize the stability of the phase modulation coefficient of the system. An apparatus for realizing the method includes a tunable semiconductor laser, an isolator, a splitter coupler, a first and second phase modulator, a first and second signal sources, an input-end coupler, an optical resonator, an output-end coupler, a first photodetector and a phase-locked amplifier, a frequency servo loop, and a first. Two photodetectors and lock-in amplifiers, three signal sources and lock-in amplifiers, four signal sources and lock-in amplifiers, first and second harmonic division module, feedback control module and amplitude control module. The invention can effectively restrain the fluctuation of the phase modulation coefficient in the gyro system and improve the precision of the gyro output.

【技术实现步骤摘要】
基于多次谐波的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法及装置
本专利技术涉及光学传感以及信号检测
，尤其涉及基于多次谐波的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法及装置。
技术介绍
谐振式光学陀螺(ResonatorOpticGyro，ROG)是利用光学Sagnac效应实现对转动检测的一种惯性传感器件。基于铌酸锂相位调制器的调相谱技术是谐振式光学陀螺系统中提取旋转角速度信息的重要信号处理技术，该技术方案中的相位调制系数(Phasemodulationindex)是直接影响陀螺性能的重要参数。然而，电路输出的调相电压信号以及相位调制器本身固有的半波电压，两者都会受环境因素影响，这将导致实际的相位调制系数发生波动，从而影响陀螺性能。因此，采取一定的方法抑制这种由相位调制系数的波动引入的噪声对改善谐振式光学陀螺的性能具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术是针对现有谐振式光学陀螺系统中由于相位调制系数的波动而影响系统性能的问题，提出了一种基于多次谐波的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法及装置。基于多次谐波除法信号的谐振式光学陀螺相位调制系数波动的反馈稳定控制方法要求两路锁相放大器分别实现开环路两种不同次谐波的解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多次谐波的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法，其特征在于包括如下步骤：相位调制系数与相位调制器的半波电压及调相电压有关，相位调制系数的波动会导致输出信号斜率的变化，从而影响陀螺系统输出信号的稳定性；通过两路锁相放大器实现开环路两种不同次谐波的解调，所述的两种不同次谐波解调信号的比值随相位调制系数单调变化，通过该比值信号可以表征系统中相位调制系数实际的波动情况；系统中相位调制器的调相电压幅度与相位调制系数正相关，通过幅度反馈控制将实时的二次及四次谐波解调信号的比值波动反馈给相位调制器的调相电压参数，从而实现系统相位调制系数的锁定。

【技术特征摘要】
1.一种基于多次谐波的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法，其特征在于包括如下步骤：相位调制系数与相位调制器的半波电压及调相电压有关，相位调制系数的波动会导致输出信号斜率的变化，从而影响陀螺系统输出信号的稳定性；通过两路锁相放大器实现开环路两种不同次谐波的解调，所述的两种不同次谐波解调信号的比值随相位调制系数单调变化，通过该比值信号可以表征系统中相位调制系数实际的波动情况；系统中相位调制器的调相电压幅度与相位调制系数正相关，通过幅度反馈控制将实时的二次及四次谐波解调信号的比值波动反馈给相位调制器的调相电压参数，从而实现系统相位调制系数的锁定。2.根据权利要求1所述的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法，其特征在于通过两路锁相放大器分别实现开环路一次谐波和二次谐波的解调，并将两路解调信号V1st及V2nd相除的结果作为陀螺输出信号，所得比值输出信号的表达式中，不含激光器光强项，从而避免了半导体激光器引入伴随强度调制噪声，但仍含有相位调制系数项，系统相位调制系数的波动，会导致陀螺输出曲线斜率的变化，影响陀螺系统输出信号的稳定，且随着转速的增加，带来的影响愈加明显。3.根据权利要求1所述的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法，其特征在于所述的两路锁相放大器分别实现开环路二次谐波和四次谐波的解调，二次及四次谐波解调信号的比值随相位调制系数单调变化。4.根据权利要求1所述的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法，其特征在于通过傅里叶变换将正弦波相位调制的激光展开为各个谐波频率分量之和，将各个谐波频率分量代入光场传输函数得到每个谐波频率分量经过光学谐振腔后的光场表达式，将所有这些表达式相加后，得到谐振腔的输出光场，进而可得到输出光强的表达式，与光电转换系数相乘后，得到光电探测器输出电压信号的表达式，光电探测器输出电压信号分别经过三个锁相放大器，完成解调并低通滤波后分别得到一次谐波、二次谐波、四次谐波的解调信号。5.一种实现权利要求1所述基于多次谐波的谐振式光学陀螺调相系数稳定方法的装置，其特征在于包括：可调谐半导体激光器(1)、隔离器(2)、分光耦合器(3)、第一路相位调制器(4)、第二路相位调制器(5)、第一路信号源(6)、第二路信号源(7)、输入端耦合器(8)、光学谐振腔(9)、输出端耦合器(10)、第一路光电探测器(11)、第一路锁相放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：应迪清，王泽宇，叶科斌，谢涛，毛建敏，金仲和，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33