一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪及使用方法，结构包括光纤环行器，光纤环行器的端口连接有平坦谱ASE光源，光纤环行器的b端口连接有Y波导调制器，Y波导调制器连接有光纤环；所述光纤环行器的c端口连接有光谱拆分模块，光谱拆分模块连接有信号处理电路。方法为平坦谱ASE光波经光纤环行器输入光纤环内，波分复用器将光纤环行器输出的平坦谱信号光拆分为两个光波，两个光波经各自的高斯谱滤波器后形成两束高斯谱光波分别入射到各自的光电探测器进行光电探测，然后经信号处理电路进行陀螺仪的角速率信号解调，并对两个角速率信号解调的实时信号值进行数据融合处理。本发明专利技术既可以提高检测精度，又可以提升标度因素性能的特点。素性能的特点。素性能的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪及方法


[0001]本专利技术涉及一种光纤陀螺仪，特别是一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪及方法。

技术介绍

[0002]光纤陀螺仪是一种用于测量角速率信息的高精度惯性仪表，广泛应用于航天航空、舰艇导航等领域。
[0003]光纤陀螺仪通常采用平坦谱ASE光源获得更宽的光谱宽度，从而实现对偏振噪声、散射噪声和相关强度噪声更好的抑制，但是平坦谱ASE光源的光纤陀螺仪标度因数稳定性、对称性和非线性度指标较差。相比于平坦谱ASE光源，高斯谱形具有更稳定的平均波长和更对称的光谱形状，有利于提高光纤陀螺仪标度因数稳定性、对称性和非线性度指标；但是，高斯谱ASE光源的缺点是光谱宽度窄，降低了噪声抑制效果，从而降低了光纤陀螺仪的检测精度。因此，急需一种可以解决采用ASE光源的光纤陀螺仪所存在的精度提升和标度因数性能提升相矛盾的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪及方法。本专利技术既可以提高检测精度，又可以提升标度因素性能的特点。
[0005]本专利技术的技术方案：一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪，包括光纤环行器，光纤环行器的端口连接有平坦谱ASE光源，光纤环行器的b端口连接有Y波导调制器，Y波导调制器连接有光纤环；所述光纤环行器的c端口连接有光谱拆分模块，光谱拆分模块连接有信号处理电路。
[0006]前述的一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪中，所述光谱拆分模块包括与光纤环行器c端口相连的波分复用器，波分复用器并联连接有第一高斯谱滤波器和第二高斯谱滤波器，第一高斯谱滤波器连接有第一光电探测器，第二高斯谱滤波器连接有第二光电探测器。
[0007]前述的一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪中，所述信号处理电路的调制信号输出端与Y波导调制器的调制信号输入端相连。
[0008]前述的一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪中，所述信号处理电路上设有AD采样单元。
[0009]一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪的使用方法，平坦谱ASE光波经光纤环行器输入光纤环内，波分复用器将光纤环行器输出的平坦谱信号光拆分为两个光波，两个光波经各自的高斯谱滤波器后形成两束高斯谱光波分别入射到各自的光电探测器进行光电探测，然后经信号处理电路进行陀螺仪的角速率信号解调，并对两个角速率信号解调的实时信号值进行相加取平均，将该平均值作为输出，则光纤陀螺仪的精度可以提高√2倍。
[0010]与现有技术相比，本专利技术采用波分复用器将光纤环行器输出的平坦谱ASE光波分
为两个波长的光波，经各自的高斯谱滤波器后形成的两束光谱对称的高斯谱ASE光波并入射到各自的光电探测器，用于陀螺仪的角速率信号解调，并将两个角速率信号解调的实时信号值进行数据融合，从而既可以将光纤陀螺仪的检测精度提升√2倍，又可以提高光纤陀螺仪标度因数稳定性、对称性和非线性度指标。本专利技术通过光谱拆分方式，将平坦谱ASE光波和高斯谱ASE光波各自的特性有效的融合在一起(高斯谱ASE光波有利于提高光纤陀螺仪的标度因数稳定性、非线性和不对称性指标，平坦谱ASE光波则有利于很好的抑制噪声、提高精度)，既可以有效提高最终的检测精度，又可以提高光纤陀螺仪标度因数稳定性、对称性和非线性度指标。本申请在几乎不增加成本的情况下，解决了光纤陀螺仪精度和标度因数性能提升矛盾的问题，特别适合光纤陀螺仪。综上所述，本专利技术既可以提高精度，又可以提升标度因素性能的特点。
附图说明
[0011]图1是本专利技术的结构示意图。
[0012]附图中的标记为：2
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光纤环行器，1
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平坦谱ASE光源，3
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Y波导调制器，4
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光纤环，5
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波分复用器，6
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第一高斯谱滤波器，7
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第二高斯谱滤波器，8
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第一光电探测器，9
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第二光电探测器，10
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信号处理电路。
具体实施方式
[0013]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。
[0014]实施例。一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪，构成如图1所示，包括光纤环行器2，光纤环行器2的端口连接有平坦谱ASE光源1，光纤环行器2的b端口连接有Y波导调制器3，Y波导调制器3连接有光纤环4；所述光纤环行器2的c端口连接有光谱拆分模块，光谱拆分模块连接有信号处理电路10。
[0015]所述光谱拆分模块包括与光纤环行器2c端口相连的波分复用器5，波分复用器5并联连接有第一高斯谱滤波器6和第二高斯谱滤波器7，第一高斯谱滤波器6连接有第一光电探测器8，第二高斯谱滤波器7连接有第二光电探测器9。
[0016]所述信号处理电路10的调制信号输出端与Y波导调制器3的调制信号输入端相连。
[0017]所述信号处理电路10上设有AD采样单元。
[0018]一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪的使用方法，平坦谱ASE光波经光纤环行器输入光纤环内，波分复用器将光纤环行器输出的平坦谱信号光拆分为两个光波，两个光波经各自的高斯谱滤波器后形成两束高斯谱光波分别入射到各自的光电探测器进行光电探测，然后经信号处理电路进行陀螺仪的角速率信号解调，并对两个角速率信号解调的实时信号值进行数据融合处理。
[0019]光纤环行器2的b端口与Y波导调制器3的a端口相连，
[0020]Y波导调制器3的b端口和c端口分别与光纤环4的两端口相连，
[0021]光纤环行器2的c端口与波分复用器5的a端口相连，
[0022]波分复用器5的b端口与第一高斯谱滤波器6的a端口相连，
[0023]波分复用器5的b端口与第二高斯谱滤波器7的a端口相连，
[0024]第一高斯谱滤波器的b端口与第一光电探测器8的输入端相连，
[0025]第二高斯谱滤波器的b端口与第二光电探测器9的输入端相连，
[0026]第一光电探测器8的输出端与信号处理电路10相连，
[0027]第二光电探测器9的输出端与信号处理电路10相连，
[0028]信号处理电路10的调制信号输出端与Y波导调制器3的调制信号输入端相连，
[0029]信号处理电路10包含有陀螺仪信号输出端。
[0030]本专利技术工作原理：
[0031]光纤陀螺仪的相关强度噪声幅度与输入光源谱宽的平方根成反比，可以表示为：
[0032][0033]其中，σ
RIN
为相关强度噪声幅度，Δν为ASE光源的等效谱宽。
[0034]为了兼顾光纤陀螺仪的检测精度和标度因数性能，本专利技术通过波分复用器将光纤环行器输出的平坦谱信号光拆分为两个光波，并通过各自的高斯谱滤波器，形成两个中心波长为1530nm和1560nm的高斯谱光波。通过以上光谱拆分的方法，可以有效的将平坦谱ASE光波和高斯谱光波的特性结合在一起，并采用两个光电探测器分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪，其特征在于：包括光纤环行器(2)，光纤环行器(2)的端口连接有平坦谱ASE光源(1)，光纤环行器(2)的b端口连接有Y波导调制器(3)，Y波导调制器(3)连接有光纤环(4)；所述光纤环行器(2)的c端口连接有光谱拆分模块，光谱拆分模块连接有信号处理电路(10)。2.根据权利要求1所述的一种基于光谱拆分探测的光纤陀螺仪，其特征在于：所述光谱拆分模块包括与光纤环行器(2)c端口相连的波分复用器(5)，波分复用器(5)并联连接有第一高斯谱滤波器(6)和第二高斯谱滤波器(7)，第一高斯谱滤波器(6)连接有第一光电探测器(8)，第二高斯谱滤波器(7)连接有第二光电探测器(9)。3.根据权利要求1所述的一种基于光谱拆分探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志怀，杨光，史剑鸣，何佳栋，程文明，
申请(专利权)人：浙江航天润博测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：