用于确定／补偿由光纤萨格纳克干涉仪中的光源引起的偏移误差／随机游动误差的方法技术

本发明专利技术公开了一种确定／补偿由光纤萨格纳克干涉仪中的光源（１）引起的偏移／随机游动误差的方法，所述干涉仪使用将操作点随机独立移至具有最高灵敏度的点的调制方法。根据本发明专利技术的方法，基准束从由所述干涉仪的光源射出的光束中解耦并沿着光纤线圈方向传播，产生与所述基准束的强度成比例的基准强度信号，使用所述解调形式解调所述基准强度信号，所述解调形式用于所述旋转速率控制回路（７、１３）中并且用于解调与旋转速率成比例的旋转速率强度信号，由此获得被解调的基准强度信号，该信号表示有待确定的偏移／随机游动误差的测量。所述基准强度信号与所述旋转速率强度信号同步进行解调，使得每个由同时从所述光源（１）发射出的光的一部分得到的所述基准强度信号和所述旋转速率强度信号的信号分量以相同的方式被解调。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定/补偿由光纤萨格纳克干涉仪中的光源引起的偏移/随机游动误差的方法。
技术介绍
萨格纳克(Sagnac)干涉仪可实现优良的测量精度，但是对其构件的要求因此也很严格。由于光源噪声会严重地破坏旋转速率信号，所以在这种情况下光源假定有一个中心位置。来自光源的振幅噪声因此会导致被称为“随机游动”的误差。而且，偏移误差可通过电辐射干涉效应而形成为用于光源的供给电压信号。为了避免诸如此类的误差，已知可从由光源射出的、在被输送入干涉仪的光纤线圈之前的光束中以参考信号的形式分流出一部分光能，借助监视器二极管将其转换为对应的强度信号。该强度信号然后可被评估以减小取决于光源的误差。一种可能的方法是对由监视器二极管供给的强度信号进行解调并且将采用这种方式获得的误差信号从所确定的旋转速率信号中减去(补偿方法)。另一种可能的方法是使用由监视器二极管产生的强度信号作为用于控制光源电流/光源的控制回路的受控变量，该方法通过实例记载于美国专利文件6,204,921中，光源的振幅噪声可通过该方法而被减小。不过，只有P调节器可用于该方法中，因为虽然I调节器会导致在无限长时间上积分的强度信号的控制误差趋向于零，相反，来自陀螺的趋近于零的偏移或随机误差需要与解调器相乘的强度信号的积分，也就是说，通过该调制信号，达到零。该要求不能通过模拟调节器容易地满足。而且，该方法可仅在连续调节器的基础上实施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于确定/补偿由光纤萨格纳克干涉仪中的光源引起的偏移/随机游动误差的方法，该方法比传统方法更加精确。根据本专利技术，该目的是通过确定/补偿由光源引起的偏移/随机游动误差的方法实现的，如权利要求1所述。本专利技术也提供一种如权利要求4所述的光纤萨格纳克干涉仪。本专利技术的思想的优选实施例和改进方案体现在各个从属权利要求中。根据本专利技术的方法尤其为下述干涉仪设计，该干涉仪使用将干涉仪特性或干涉仪的操作点随机独立变化为具有最高灵敏度的点的调制方法，并且可采用开环方法的形式和闭环方法的形式实现。根据本专利技术的方法包含下述步骤首先，从通过所述干涉仪的光中输出基准束。输出点在这种情况下被选择为使得所述基准束的强度与进入所述干涉仪的光纤中的光的强度成比例，但是(尽可能地)不经受由干涉仪中的调制和/或重设过程导致的任何强度变化。基准束优选地从由干涉仪的光源射出的并且朝向光纤线圈移动的光束中输出，也就是说，基准束在光源和光纤线圈之间的任何希望点处自从光源向干涉仪的光纤线圈移动的光中输出。然后产生与所述基准束的强度成比例的基准强度信号。该信号使用所述解调形式(demodulation pattern)解调，所述解调形式用于所述旋转速率控制回路中并且用于解调与所述旋转速率成比例的所述旋转速率强度信号。被解调的基准强度信号表示有待确定的偏移/随机游动误差的测量值。在这种情况下的一个主要因素是所述基准强度信号的解调与所述旋转速率强度信号的解调时间相匹配，使得每个由同时从所述光源发射出的光分量得到的所述基准强度信号和所述旋转速率强度信号的信号分量以相同的方式被解调。作为本专利技术的基础的一个思想是，当使用将操作点随机独立变化为具有最高灵敏度的点的调制方法时，在确定特定于光源的偏移/随机游动误差中应该考虑旋转速率控制回路的解调形式。这是因为在具有最高灵敏度的点处的强度曲线的梯度具有不同的数学符号，如果它们不被考虑，将导致“错误的”强度信号。所述基准强度信号的解调优选地比所述旋转速率强度信号的解调提前一个干涉仪工作时钟循环。在这种情况下，表述“工作时钟循环”基本上意味着光通过光纤线圈的时刻。为了补偿被确定的偏移/随机游动误差，对应的驱动信号为光源而产生，也就是说，光源能量根据被解调的基准强度信号进行控制，使得所确定的偏移/随机游动误差得以补偿。为了实现上述方法，本专利技术提供了一种使用将操作点随机独立变化为具有最高灵敏度的点的调制方法的光纤萨格纳克干涉仪。该干涉仪具有-耦合器，用以自从所述干涉仪的光源发射出的并且朝向干涉仪的光纤线圈移动的光束中输出基准束；-光电探测器，所述基准束应用于该光电探测器，该探测器的输出信号与所述基准束的强度成比例；-解调器，用以使用所述解调形式解调所述基准强度信号，所述解调形式用于所述旋转速率控制回路中并且用于解调与所述旋转速率成比例的所述旋转速率强度信号。如上面已经描述的，基准束能够在光源与干涉仪的光纤线圈之间的任何希望的点输出。在这种情况下，应该考虑下述因素在原理上，基准束可在任何其强度与存储于FOG的光纤中的强度成比例并且仍然独立于借助FOG的操作而应用的调制和重设信号的点处被分流。如果需要，该信号也可从直接邻近于光源定位的监视器探测器被分流。不过，应该记住，来自光源的光在进入光纤之后直接由比这种情况更大的偏振状态和模式组成，最终，在整个光学路径的端部，也就是说，正好在旋转速率调节器的光电探测器的上游，因为该路径包含模式和偏置滤波器。现在，对于监视器探测器来说重要的是精确地“看到”那些用于旋转速率调节器的探测器同样“看到”的模式和偏振状态。这是因为，如果监视器探测器将被供给有其他模式和偏振状态，那么，平均地，该探测器将所有这些分量的被解调的和调节为零。然后，有效状态/模式将补偿无效状态/模式。这会导致旋转速率控制回路中的只对有效状态/模式起作用的旋转速率误差/随机游动增加。这当然会对根据本专利技术的思想的目的“起反作用”。解调器的输出信号是有待被确定的偏移/随机游动误差的测量值。所述解调器与所述旋转速率强度信号的解调时间相匹配，使得每个由同时从所述光源发射出的光分量得到的所述基准强度信号和所述旋转速率强度信号的信号分量以相同的方式被解调。为了实现这一点，例如，可使光从所述光源到所述光电探测器从而产生与所述旋转速率成比例的旋转速率强度信号，以及到达所述光电探测器从而产生所述基准强度信号所必须经过的路径长度相互关联，使得它们在一个干涉仪工作时钟循环内通过光所经过的路径的长度区别开。所述解调方式(相同的)因此在一个干涉仪工作时钟循环内相互变化。干涉仪优选地具有调节器，该调节器根据所述解调器的输出信号控制所述光源能量，使得所确定的偏移/随机游动误差得以补偿。该调节器与解调器和光电探测器共同形成对应的控制路径。附图说明本专利技术将通过下文采用示例性实施例形式的文字并参照附图进行更详细地说明，其中图1示出了根据本专利技术的干涉仪的一个优选实施例的示意性设计图；图2示出了根据本专利技术的调节器的第一优选实施例；图3示出了根据本专利技术的调节器的第二优选实施例；图4示出了根据本专利技术的调节器的第三优选实施例；以及图5示出了根据现有技术的光纤萨格纳克干涉仪的闭环方案。具体实施例方式为了帮助理解本专利技术，下文将再次简要描述闭环萨格纳克干涉仪的操作方法，该干涉仪使用了将干涉仪特性或干涉仪的操作点随机独立变化为最高灵敏度的点的调制方法(图5)。强度和波长稳定的光源1的光经由光纤路径传送至第一分束器2，并且从那里经由起偏器3传送至第二分束器4。通过光束分离而产生的光束元素从远离于光源1的两个输入/输出传输至光纤线圈5的两个输入/输出，相位调制器6布置于第二分束器4的输出/输入和光纤线圈5的输入/输出之间。通过光束线圈5之后在第二分束器4中干涉的光束元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定／补偿由光纤萨格纳克干涉仪中的光源（１）引起的偏移／随机游动误差的方法，所述干涉仪使用将操作点随机独立变化为具有最高灵敏度的点的调制方法，包括下述步骤：－使用耦合器从通过所述干涉仪的光中输出基准束，使得所述基准束的强度与进入所述干涉仪的光纤中的光的强度成比例，但是不经受由调制和／或重设过程导致的任何变化；－通过从输入有所述基准束的光电探测器中分出所述输出信号而产生与所述基准束的强度成比例的基准强度信号；－使用所述解调形式解调所述基准强度信号，所述解调形式用于所述旋转速率控制回路（７、１３）中并且用于使用解调器解调与所述旋转速率成比例的所述旋转速率强度信号，通过该方法可获得被解调的基准强度信号，该信号表示有待确定的偏移／随机游动误差的测量值，－所述基准强度信号的解调与所述旋转速率强度信号的解调时间上相匹配，使得每个由同时从所述光源发射出的光分量得到的所述基准强度信号和所述旋转速率强度信号的信号分量以相同的方式被解调。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈特斯佩林格，
申请(专利权)人：利特夫有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]