一种光路复用的多轴闭环光纤陀螺制造技术

本发明专利技术公开了一种光路复用的多轴闭环光纤陀螺，在单轴光纤陀螺光路的基础上，通过控制2﹡2光开关的电压信号实现光波在“直行传播”与“交叉传播”两种模式上的切换，使得光纤环中光波的传播方向反向、输出极性反转，再结合分时控制的思路来设计信号采样、反馈闭环的逻辑算法，将原陀螺数据更新的单位周期分成2个、3个……时域周期，解算出多个闭环数据，再进行代数运算，最终得到每只光纤环输入角速度的数据。本发明专利技术将多轴陀螺原本复杂的光路用单轴陀螺的光路来实现，大大地减少了光学器件数量，节省了成本，是一种新型的光路复用技术。

A multi axis closed-loop FOG with optical path multiplexing

The invention discloses a multi axis closed-loop fiber optic gyroscope with optical path multiplexing. On the basis of the optical path of the single axis fiber optic gyroscope, the switching of the optical wave in two modes of \direct propagation\ and \cross propagation\ is realized by controlling the voltage signal of the 2 * 2 optical switch, so that the propagation direction of the optical wave in the fiber ring is reversed and the output polarity is reversed, and then the signal acquisition is designed in combination with the idea of time-sharing control The logic algorithm of sample and feedback closed-loop divides the unit period of original gyro data updating into 2, 3 In the time domain, multiple closed-loop data are solved, and then algebraic operation is carried out to obtain the input angular velocity data of each fiber ring. The invention realizes the original complex optical path of the multi axis gyroscope with the optical path of the single axis gyroscope, greatly reduces the number of optical devices, saves the cost, and is a new optical path multiplexing technology.

【技术实现步骤摘要】
一种光路复用的多轴闭环光纤陀螺
本专利技术属于光纤陀螺
，尤其涉及一种光路复用的多轴闭环光纤陀螺。
技术介绍
国内主流的多轴闭环光纤陀螺(FOG)产品普遍采用了共用一只光源的方案来节省成本，但每个轴的光信号仍然完全独立地进行解调与调制，因此各轴光路均需配置独立的光电探测器(PIN-FET)、相位调制器(Y波导)、2×2耦合器等光学器件，同时还需在信号处理电路板上严格地划分出各轴独立的AD采样电路、DA反馈电路，以避免交叉干扰。以三轴闭环光纤陀螺为例，光源发出的光信号经过1×3耦合器分成三路，进入三个轴向的光路中传播，各轴的光信号互相独立地敏感各自光纤环中的Sagnac相位差，各轴的光电探测器、Y波导依次焊装在信号处理电路板上对应的AD采样电路区、DA反馈电路区，互相独立、无连接，数据处理逻辑芯片在逻辑编程时也会将各轴的功能独立划分、实现，因此此类三轴陀螺实质上是三只独立的陀螺组合，仅共用了光源而已。采用此设计方案的多轴闭环光纤陀螺本质上是将多只独立的陀螺组合而成，因此它难以克服许多问题，譬如器件繁多、结构复杂、装配难度大、产品一致性差、成本难以降低等等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种光路复用的多轴闭环光纤陀螺，将原本多轴陀螺的复杂光路用单轴陀螺的光路来实现，大大地降低光学器件数量，节省了成本，是一种新型的光路复用技术。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光路复用的多轴闭环光纤陀螺，2﹡2耦合器的输入端1熔接光源，输入端2熔接光电探测器的输入端，2﹡2耦合器的一个输出端与Y波导的输入端连接，Y波导的输出端1与光纤环1的一端连接，在光纤环1的另一端与Y波导的输出端2之间连接一个2﹡2光开关1和光纤环2，2﹡2光开关1的输入端1与光纤环1的另一端连接，2﹡2光开关1的输入端2与Y波导的输出端2连接，2﹡2光开关1的2个输出端分别与光纤环2的2端连接；光电探测器位于信号处理电路板上，信号处理电路板还包括AD采样电路、数据处理逻辑芯片、DA反馈电路、光开关控制电路1，AD采样电路的AD波形为光电探测器的AD采样信号波形，光电探测器的AD采样信号波形经过数据处理逻辑芯片的处理，输出的DA波形为DA反馈电路施加到Y波导的电压信号波形，同时输出信号到光开关控制电路，光开关控制电路1对2﹡2光开关1进行控制。按上述技术方案，还包括2﹡2光开关2和光纤环3，设置在2﹡2光开关1的输入端2与Y波导的输出端2之间，2﹡2光开关1的输入端2与2﹡2光开关2的输入端1连接，2﹡2光开关2的输入端2与Y波导的输出端2连接，2﹡2光开关2的2个输出端分别与光纤环3的2端连接。按上述技术方案，还包括2﹡2光开关3和光纤环4，设置在2﹡2光开关2的输入端2与Y波导的输出端2之间，2﹡2光开关2的输入端2与2﹡2光开关3的输入端1连接，2﹡2光开关3的输入端2与Y波导的输出端2连接，2﹡2光开关3的2个输出端分别与光纤环4的2端连接。按上述技术方案，还包括光开关控制电路2，光开关控制电路2对2﹡2光开关2进行控制。按上述技术方案，数据处理逻辑芯片同步控制2×2光开关1的电压信号、Y波导的电压信号，将陀螺数据更新的单位周期分成2个周期来对光电探测器的采样信号进行分时解调，闭环解算出光纤环1和光纤环2的输入角速度之和与输入角速度之差，通过代数运算得到光纤环1和光纤环2各自的输入角速度。按上述技术方案，用数据处理逻辑芯片同步控制2×2光开关1、2×2光开关2的电压信号以及Y波导的电压信号，将陀螺数据更新的单位周期分成3个周期来对光电探测器的采样信号进行分时解调，闭环解算出光纤环1、光纤环2和光纤环3的输入角速度之间的3个加减运算结果，通过代数运算得到光纤环1、光纤环2和光纤环3各自的输入角速度。按上述技术方案，还包括光开关控制电路3，光开关控制电路3对2﹡2光开关3进行控制。本专利技术采用分时控制的思路来设计，需将原陀螺数据更新的单位周期分成2个、3个……时域周期，解算出多个闭环数据，再进行逻辑运算，得到每个轴向输入角速度的数据。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术光路复用的多轴闭环光纤陀螺能将原本多轴陀螺的复杂光路用单轴陀螺的光路来实现，大大地降低光学器件数量，节省了成本，是真正意义上的光路复用技术。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例光路复用的两轴闭环光纤陀螺结构示意图；图2是本专利技术实施例光路复用的三轴闭环光纤陀螺结构示意图；图3是三轴闭环光纤陀螺分时控制波形图；图4是现有技术中多轴闭环光纤陀螺结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提出一种真正意义上的光路复用的多轴闭环光纤陀螺的设计方案，从原理上创新，从根本上解决多轴陀螺产品在生产、使用中的困境。本方案增加了2×2光开关这类光学器件，通过在其电极上施加或切断电压信号可控制其光波在“直行传播”与“交叉传播”两种模式上的切换，从而可以根据需要控制光路中光波的传播方向，此功能在本方案中至关重要。光纤环敏感Sagnac相位差时，是具备方向性的，其敏感轴方向可能垂直于环面朝上，也可能垂直于环面朝下。影响敏感轴方向的因素有光纤环绕制方向、光波传播方向等。通常光纤环的绕制方向是固定不变的，但光波传播方向却可以改变，因此利用2×2光开关控制光波传播方向，则可使光纤环的敏感轴方向反向，即输出极性反向。本专利技术实施例中，提供一种光路复用的多轴闭环光纤陀螺，如图1所示，2﹡2耦合器的输入端1熔接光源，输入端2熔接光电探测器的输入端，2﹡2耦合器的一个输出端与Y波导的输入端连接，Y波导的输出端1与光纤环1的一端连接，在光纤环1的另一端与Y波导的输出端2之间连接一个2﹡2光开关1和光纤环2，2﹡2光开关1的输入端1与光纤环1的另一端连接，2﹡2光开关1的输入端2与Y波导的输出端2连接，2﹡2光开关1的2个输出端分别与光纤环2的2端连接；光电探测器位于信号处理电路板上，信号处理电路板还包括AD采样电路、数据处理逻辑芯片、DA反馈电路、光开关控制电路1，AD采样电路的AD波形为光电探测器的AD采样信号波形，光电探测器的AD采样信号波形经过数据处理逻辑芯片的处理，输出的DA波形为DA反馈电路施加到Y波导的电压信号波形，同时输出信号到光开关控制电路，光开关控制电路1对2﹡2光开关1进行控制。进一步地，如图2所示，还包括2﹡2光开关2和光纤环3，设置在2﹡2光开关1的输入端2与Y波导的输出端2之间，2﹡2光开关1的输入端2与2﹡2光开关2的输入端1连接，2﹡2光开关2的输入端2与Y波导的输出端2连接，2﹡2光开关2的2个输出端分别与光纤环3的2端连接。进一步地，还包括2﹡2光开关3和光纤环4，设置在2﹡2光开关2的输入端2与Y波导的输出端2之间，2﹡2光开关2的输入端2与2﹡2光开关3的输入端1连接，2﹡2光开关3的输入端2与Y波导的输出端2连接，2﹡2光开关3的2个输出端分别与光纤环4的2端连接。进一步地，还包括光开关控制电路2，光开关控制电路2对2﹡2光开关2进行控制。进一步地，数据处理逻辑芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光路复用的多轴闭环光纤陀螺，其特征在于，2﹡2耦合器的输入端1熔接光源，输入端2熔接光电探测器的输入端，2﹡2耦合器的一个输出端与Y波导的输入端连接，Y波导的输出端1与光纤环1的一端连接，在光纤环1的另一端与Y波导的输出端2之间连接一个2﹡2光开关1和光纤环2，2﹡2光开关1的输入端1与光纤环1的另一端连接，2﹡2光开关1的输入端2与Y波导的输出端2连接，2﹡2光开关1的2个输出端分别与光纤环2的2端连接；光电探测器位于信号处理电路板上，信号处理电路板还包括AD采样电路、数据处理逻辑芯片、DA反馈电路、光开关控制电路1，AD采样电路的AD波形为光电探测器的AD采样信号波形，光电探测器的AD采样信号波形经过数据处理逻辑芯片的处理，输出的DA波形为DA反馈电路施加到Y波导的电压信号波形，同时输出信号到光开关控制电路，光开关控制电路1对2﹡2光开关1进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种光路复用的多轴闭环光纤陀螺，其特征在于，2﹡2耦合器的输入端1熔接光源，输入端2熔接光电探测器的输入端，2﹡2耦合器的一个输出端与Y波导的输入端连接，Y波导的输出端1与光纤环1的一端连接，在光纤环1的另一端与Y波导的输出端2之间连接一个2﹡2光开关1和光纤环2，2﹡2光开关1的输入端1与光纤环1的另一端连接，2﹡2光开关1的输入端2与Y波导的输出端2连接，2﹡2光开关1的2个输出端分别与光纤环2的2端连接；光电探测器位于信号处理电路板上，信号处理电路板还包括AD采样电路、数据处理逻辑芯片、DA反馈电路、光开关控制电路1，AD采样电路的AD波形为光电探测器的AD采样信号波形，光电探测器的AD采样信号波形经过数据处理逻辑芯片的处理，输出的DA波形为DA反馈电路施加到Y波导的电压信号波形，同时输出信号到光开关控制电路，光开关控制电路1对2﹡2光开关1进行控制。2.根据权利要求1所述的光路复用的多轴闭环光纤陀螺，其特征在于，还包括2﹡2光开关2和光纤环3，设置在2﹡2光开关1的输入端2与Y波导的输出端2之间，2﹡2光开关1的输入端2与2﹡2光开关2的输入端1连接，2﹡2光开关2的输入端2与Y波导的输出端2连接，2﹡2光开关2的2个输出端分别与光纤环3的2端连接。3.根据权利要求2所述的光路复用的多轴闭环光纤陀螺，其特征在于，还包括2﹡2光开关3...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐知芳，廉正刚，皮亚斌，
申请(专利权)人：武汉长盈通光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42