一种基于FPGA具有温控功能的分体式光纤陀螺制造技术

本发明专利技术提出了一种基于FPGA具有温控功能的分体式光纤陀螺，能够使光纤环和光源附近的温度保持稳定，减小了环境温度变化对光纤陀螺输出的影响。本发明专利技术对光纤环部分进行温控，使其附近的温度保持在一个相对稳定的温度范围内，同时，在光纤陀螺启动过程中进行光功率控制，这样就减小了环境温度变化对光纤陀螺输出的影响。具体地，环境温度处在工作温度范围任意温度点时，光纤陀螺启动过程进行光功率控制和温度控制，用一个FPGA控制光源控制板和陀螺回路控制板，无需考虑时序；当环境温度发生变化时，通过温控手段，将光纤环和光源处于恒定的温度环境中，最终使光纤陀螺的输出值达到稳定，克服了现有温度补偿技术的局限性。克服了现有温度补偿技术的局限性。克服了现有温度补偿技术的局限性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA具有温控功能的分体式光纤陀螺


[0001]本专利技术涉及光纤陀螺
，具体涉及一种基于FPGA具有温控功能的分体式光纤陀螺。

技术介绍

[0002]光纤陀螺的内部组成包括光源、光纤环、耦合器、Y波导、探测器和电路控制回路。当环境温度发生变化时，由于光纤环自身的原因导致光纤陀螺的输出精度产生温度漂移，现有技术普遍采用温度补偿的方式，采集不同温度点下光纤陀螺的输出数据，进行曲线拟合后输出，这样可以大大减小外界温度变化对光纤陀螺输出的影响。但使用温度补偿技术首先要保证光纤陀螺的输出数据与温度变化存在一个明显的线性规律，若输出数据线性规律不明显，补偿效果会大打折扣。
[0003]目前国内外产品化的光纤陀螺中，虽然有对光纤环部分进行温控的模块，但温控模块与光纤陀螺的光功率控制之间并无直接联系，不能很好地减小环境温度变化对光纤陀螺输出的影响，无法保证光纤陀螺的输出值保持稳定。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于FPGA具有温控功能的分体式光纤陀螺，能够使光纤环和光源附近的温度保持稳定，减小了环境温度变化对光纤陀螺输出的影响。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]本专利技术的一种基于FPGA具有温控功能的分体式光纤陀螺，包括壳体、光纤环、单独封装的SLD光源、热敏电阻RT、制冷片TEC、基座、探测器、探测器板、波导与耦合器安装板、Y波导、耦合器、垫柱以及电路部分；在壳体的中间位置设计有出线孔；
[0007]具体地，热敏电阻RT、光纤环以及单独封装的SLD光源安装在第一基面上，制冷片TEC一面贴第一基面，另一面贴在第二基面上，其中第一基面和第二基面分别打两个孔，一个孔走尾纤，一个孔走线；SLD光源、RT热敏电阻和TEC制冷片六根线分别经过第一基面和第二基面的出线孔，从壳体出线孔穿出，探测器的4根线与Y波导的2根线在壳体中间位置从壳体出线孔穿出；Y波导和耦合器均固定于波导与耦合器安装板上，波导与耦合器安装板固定于4个垫柱上；探测器焊接于探测器板上，探测器板通过垫柱固定于基座上的探测器板安装面处；所述电路部分包括FPGA、光源控制板和陀螺回路控制板，其中FPGA通过控制光源控制板和陀螺回路控制板，同时进行陀螺解算控制、温度控制和光功率控制。
[0008]其中，所述壳体包括上壳、下壳、上盖以及下盖，上壳以及下壳固定于基座上，上盖以及下盖固定于上壳和下壳上；光纤环固定于上壳内侧，热敏电阻RT和制冷片TEC分别固定于上壳腔体的两侧，SLD光源固定于上壳内侧。
[0009]其中，Y波导与光纤环熔接的双尾纤，探测器的尾纤和耦合器一侧所使用到的双尾纤通过第一基面和第二基面的尾纤孔将其盘在光纤环上，Y波导另一侧的单根尾纤和耦合器的单根尾纤盘在另一侧的凸台上。
[0010]其中，光纤按照SLD光源
‑
耦合器
‑
波导
‑
光纤环
‑
波导
‑
耦合器
‑
探测器的顺序熔接，并做熔点保护；尾纤盘于光纤环上方。
[0011]其中，所述光源控制板包括温度控制回路和恒流源控制回路，所述陀螺回路控制板包括解调控制回路；
[0012]其中，温度控制回路的工作过程：根据热敏电阻RT的电阻值，经电压比较放大电路后得到电压值，经AD转换电路得到的数字量给FPGA进行处理，根据设定的目标温度值，进行模糊PID控制，输出方波，经驱动电路后，TEC制冷片进行温控工作，最终使得SLD光源和光纤环工作在一个稳定的温度环境中；解调控制回路功能是解算光纤陀螺敏感到的角速度信息，同时检测光功率为恒流源控制做准备；恒流源控制回路包括恒流源电路和模拟开关电路，启动过程中通过采集到的温度值进行光功率调节，FPGA控制模拟开关选择不同的电阻控制恒流源的输出电流。
[0013]其中，解调控制回路的工作流程为：探测器采集到的信号输出经隔直电路、低通滤波电路和AD转换电路后输出至FPGA中，采用四分频四态调制的解调方法进行数据解调，将速度量通过串口电路输出，进而监测到的光功率进行恒流源控制。
[0014]有益效果：
[0015]1、本专利技术具有温控功能的分体式光纤陀螺，对光纤环部分进行温控，使其附近的温度保持在一个相对稳定的温度范围内，同时，在光纤陀螺启动过程中进行光功率控制，这样就减小了环境温度变化对光纤陀螺输出的影响。具体地，环境温度处在工作温度范围任意温度点时，光纤陀螺启动过程进行光功率控制和温度控制，用一个FPGA控制光源控制板和陀螺回路控制板，无需考虑时序；光纤陀螺稳定工作后，光功率和光纤陀螺内的温度基本稳定，当环境温度发生变化时，通过温控手段，将光纤环和光源处于恒定的温度环境中，最终使光纤陀螺的输出值达到稳定，克服了现有温度补偿技术的局限性。
[0016]2、本专利技术中Y波导与光纤环熔接的双尾纤，探测器的尾纤和耦合器一侧所使用到的双尾纤通过第一基面和第二基面的尾纤孔将其盘在光纤坏上，Y波导另一侧的单根尾纤和耦合器的单根尾纤盘在另一侧的凸台上，这样就实现了双侧盘纤，使得光路在工作时，光路不会产生锐角弯，降低了光路的损耗。
[0017]3、本专利技术中分离式SLD光源与光纤环同步进行温控；光纤陀螺启动过程恒流源功率控制；电路上采用FPGA同时进行陀螺解算控制、温度控制和光功率控制，并且这三种控制之间存在一定的联系，进一步使得光纤环和光源附近的温度保持稳定，减小了环境温度变化对光纤陀螺输出的影响。
附图说明
[0018]图1为本专利技术光纤连接示意图。
[0019]图2为本专利技术光路装配示意图。
[0020]图3为本专利技术外形结构示意图。
[0021]图4为本专利技术去掉上壳、下壳、上盖和下盖后的主视图。
[0022]图5为本专利技术去掉下盖后的左视图。
[0023]图6为本专利技术去掉上盖后的右视图。
[0024]图7为本专利技术硬件电路图。
[0025]其中，1
‑
上壳，2
‑
光纤环，3
‑
SLD光源，4
‑
热敏电阻RT，5
‑
制冷片TEC，6
‑
下壳，7
‑
基座，8
‑
探测器，9
‑
探测器板，10
‑
波导与耦合器安装板，11
‑
Y波导，12
‑
耦合器，13
‑
垫柱，14
‑
上盖，15
‑
下盖，16
‑
第一基面和第二基面的出线孔，17
‑
出纤孔，18
‑
壳体出线孔。
具体实施方式
[0026]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0027]本专利技术提供了一种基于FPGA具有温控功能的分体式光纤陀螺，光纤连接如图1所示，光路装配如图2所示，本专利技术分体式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA具有温控功能的分体式光纤陀螺，其特征在于，包括壳体、光纤环、单独封装的SLD光源、热敏电阻RT、制冷片TEC、基座、探测器、探测器板、波导与耦合器安装板、Y波导、耦合器、垫柱以及电路部分；在壳体的中间位置设计有出线孔；具体地，热敏电阻RT、光纤环以及单独封装的SLD光源安装在第一基面上，制冷片TEC一面贴第一基面，另一面贴在第二基面上，其中第一基面和第二基面分别打两个孔，一个孔走尾纤，一个孔走线；SLD光源、RT热敏电阻和TEC制冷片六根线分别经过第一基面和第二基面的出线孔，从壳体出线孔穿出，探测器的4根线与Y波导的2根线在壳体中间位置从壳体出线孔穿出；Y波导和耦合器均固定于波导与耦合器安装板上，波导与耦合器安装板固定于4个垫柱上；探测器焊接于探测器板上，探测器板通过垫柱固定于基座上的探测器板安装面处；所述电路部分包括FPGA、光源控制板和陀螺回路控制板，其中FPGA通过控制光源控制板和陀螺回路控制板，同时进行陀螺解算控制、温度控制和光功率控制。2.如权利要求1所述的光纤陀螺，其特征在于，所述壳体包括上壳、下壳、上盖以及下盖，上壳以及下壳固定于基座上，上盖以及下盖固定于上壳和下壳上；光纤环固定于上壳内侧，热敏电阻RT和制冷片TEC分别固定于上壳腔体的两侧，SLD光源固定于上壳内侧。3.如权利要求1或2所述的光纤陀螺，其特征在于，Y波导与光纤环熔接的双尾纤，探测器的尾纤和耦合器一侧所使用到的双尾纤通过第一基面和第二基面的尾纤孔将其盘在光纤环上，Y波...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵欣，赵一鸣，张红杰，朱福祥，可伟，冯岩，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：