本发明专利技术公布一种基于光纤结构的全固态高速旋转测量系统，它的三组正交的光纤陀螺模块和光纤加表模块共用一个光源，并且三个轴向的光纤陀螺模块和三个轴向的光纤加表模块分别共用一个探测器，采用多路复用技术提取三个正交方向上的运动信息，整个系统由中心处理器统一控制，实现光纤陀螺模块和光纤加表模块的融合。本发明专利技术实现了整个惯性测量系统的全固态、全光纤化、一体化和集成化，不但为系统节约了资源和成本，降低了功耗，而且提高了系统的稳定性和可靠性，为装备系统的升级提供了有力的技术支撑。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯性测量领域，尤其涉及基于光纤结构的全固态高速旋转测量系统。
技术介绍
随着装备技术和武器平台技术的发展，高可靠、高性能惯性技术的发展势在必然， 新一代装备系统在旋转速度上有更进一步的提升，如何测量高速旋转下的大角速度而又能保持较小的分辨率和高灵敏度成为惯性测量系统面临的问题。传统的机械陀螺存在高速转子等活动部件，这使得其存在怕冲击、G和G2敏感性强的缺点，而高速旋转带来的向心加速度和旋转角速度的平方成正比，这综合起来就限制了装备系统的旋转速度，影响其控制精度。光纤陀螺和光学加表是基于干涉原理的全光学传感器，这两项关键技术都具有全固态的特点，不怕冲击，使其成为高速装备系统的最佳测量技术。但是，截止到目前，国内进行高速旋转惯性测量装置研究的单位还不是很多，大多数研究仍处于实验室样机阶段，并且几乎所有的研究都是基于分立的陀螺和加表的组合， 不利于系统的集成化和小型化，另外，陀螺和加表安装在三个相互垂直的方向上，每一个陀螺和加表都是一个完整的本体，各自敏感三个正交方向上的惯性数据，增加了系统的体积和功耗，在数据终端还需要数据的整合处理，限制了惯性测量系统和高速旋转装备系统的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决当前高速旋转装备系统面对的困境，提出一种基于光纤结构的全固态高速旋转测量系统。基于光纤结构的全固态高速旋转测量系统包括光源、2X3耦合器、1X2X轴耦合器、1 X 2Y轴耦合器、1 X 2Z轴耦合器、X轴光纤陀螺模块、X轴光纤加表模块、Y轴光纤陀螺模块、Y轴光纤加表模块、Z轴光纤加表模块、Z轴光纤陀螺模块、3 X 1合束器、第二探测器、 中心处理器、第一探测器和多路复用处理电路；其中，2X3耦合器一端分别与光源、第一探测器相连，2 X 3耦合器另一端分别与1 X 2X轴耦合器、1 X 2Y轴耦合器和1 X 2Z轴耦合器相连，1 X 2X轴耦合器与X轴光纤陀螺模块的光学接口 PI、X轴光纤加表模块的光学接口 P3 相连，1 X 2Y轴耦合器与Y轴光纤陀螺模块的光学接口 P4、Y轴光纤加表模块的光学接口 Ρ6 相连，IX 2Ζ轴耦合器与Z轴光纤加表模块的光学接口 Ρ8、Ζ轴光纤陀螺模块的光学接口 Ρ9 相连，X轴光纤加表模块的光学接口 Ρ2、Y轴光纤加表模块的光学接口 Ρ5、Z轴光纤加表模块的光学接口 Ρ7通过3X1合束器与第二探测器相连，X轴光纤陀螺模块的电路接口 El、X 轴光纤加表模块的电路接口 Ε2、Υ轴光纤陀螺模块的电路接口 Ε3、Υ轴光纤加表模块的电路接口 Ε4、Ζ轴光纤加表模块的电路接口 Ε5、Ζ轴光纤陀螺模块的电路接口 Ε6、第二探测器都与中心处理器相连，第一探测器通过多路复用处理电路与中心处理器相连。所述的X轴光纤陀螺模块、Y轴光纤陀螺模块、Z轴光纤陀螺模块具有相同的结构，其中X轴光纤陀螺模块包括第一 Y波导多功能集成光路、光纤线圈、增益控制电路、D/A转换电路；第一 Y波导多功能集成光路与光纤线圈相连，D/A转换电路通过增益控制电路与第一 Y波导多功能集成光路相连。所述的X轴光纤加表模块、Y轴光纤加表模块、Z轴光纤加表模块具有相同的结构， 其中，X轴光纤加表模块包括第二 Y波导多功能集成光路、光纤柔性盘、2X1合束器、D/A转换器、乘法器、低通滤波器、积分电路、运算放大器、带通滤波器、复位电路、振荡器；第二 Y 波导多功能集成光路与光纤柔性盘相连，光纤柔性盘与2X1合束器相连，D/A转换器、乘法器、低通滤波器、积分电路、运算放大器依次相连，运算放大器与第二 Y波导多功能集成光路相连，低通滤波器通过带通滤波器将信号输出，复位电路与积分电路相连，并与积分电路共同连接于运算放大器，振荡器分别与乘法器、运算放大器相连。本专利技术由三组正交结构的光纤陀螺模块和光纤加表模块组成，共用一个光源，利用传统光纤陀螺耦合器的空置端口作为光纤加表模块的光源输入端，由光纤陀螺模块和光纤加表模块同时测量一个轴向的角速度和加速度，实现一维惯性测量的集成。三个轴向的光纤陀螺模块和三个轴向的光纤加表模块分别共用一个探测器，采用多路复用技术提取三个正交方向上的运动信息，整个系统由中心处理器统一控制，实现光纤陀螺模块和光纤加表模块的融合，从而实现整个惯性测量系统的全固态、全光纤化、一体化和集成化，为装备系统的升级提供了有力的技术支撑。附图说明图1为基于光纤结构的全固态高速旋转测量系统的结构框图； 图2为图1中X轴光纤陀螺模块的结构框图3为图1中X轴光纤加表模块的结构框图。具体实施例方式以下结合附图进一步说明本专利技术。如图1所示，基于光纤结构的全固态高速旋转测量系统包括光源1、2 X 3耦合器2、 1 X 2X轴耦合器3、1 X 2Y轴耦合器4、1 X 2Z轴耦合器5、X轴光纤陀螺模块6、X轴光纤加表模块7、Y轴光纤陀螺模块8、Υ轴光纤加表模块9、Ζ轴光纤加表模块10、Ζ轴光纤陀螺模块 11、3Χ 1合束器12、第二探测器13、中心处理器14、第一探测器15和多路复用处理电路16 ； 其中，2 X 3耦合器2用于分光，一端分别与光源1、第一探测器15相连，另一端分别与1 X 2Χ 轴耦合器3、1 X 2Υ轴耦合器4和1 X 2Ζ轴耦合器5相连，1 X 2Χ轴耦合器3与X轴光纤陀螺模块6的光学接口 Pl、X轴光纤加表模块7的光学接口 Ρ3相连，1 X 2Υ轴耦合器4与Y轴光纤陀螺模块8的光学接口 Ρ4、Υ轴光纤加表模块9的光学接口 Ρ6相连，1 X 2Ζ轴耦合器5 与Z轴光纤加表模块10的光学接口 Ρ8、Z轴光纤陀螺模块11的光学接口 Ρ9相连，X轴光纤加表模块7的光学接口 Ρ2、Y轴光纤加表模块9的光学接口 Ρ5、Z轴光纤加表模块10的光学接口 Ρ7通过3Χ 1合束器12与第二探测器13相连，X轴光纤陀螺模块6的电路接口 El、X轴光纤加表模块7的电路接口 Ε2、Y轴光纤陀螺模块8的电路接口 Ε3、Υ轴光纤加表模块9的电路接口 Ε4、Z轴光纤加表模块10的电路接口 Ε5、Z轴光纤陀螺模块11的电路接口 Ε6、第二探测器13都与中心处理器14相连，第一探测器15通过多路复用处理电路16与中心处理器14相连。本系统为三轴正交结构。如图2所示，X轴光纤陀螺模块6、Y轴光纤陀螺模块8、Ζ轴光纤陀螺模块11具有相同的结构，其中X轴光纤陀螺模块6包括第一 Y波导多功能集成光路17、光纤线圈18、增益控制电路19、D/A转换电路20 ；第一 Y波导多功能集成光路17与光纤线圈18相连，D/A 转换电路20通过增益控制电路19与第一 Y波导多功能集成光路17相连。如图3所示，X轴光纤加表模块7、Y轴光纤加表模块9、Z轴光纤加表模块10具有相同的结构，其中，X轴光纤加表模块7包括第二 Y波导多功能集成光路21、光纤柔性盘 22,2X1合束器23、D/A转换器24、乘法器25、低通滤波器26、积分电路27、运算放大器28、 带通滤波器29、复位电路30、振荡器31 ；第二 Y波导多功能集成光路21与光纤柔性盘22相连，光纤柔性盘22与2X 1合束器23相连，D/A转换器24、乘法器25、低通滤波器26、积分电路27、运算放大器28依次相连，运算放大器28与第二 Y波导多功能集成光路21相连，低通滤波器26通过带通滤波器2本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于光纤结构的全固态高速旋转测量系统，其特征在于包括光源（１）、２×３耦合器（２）、１×２Ｘ轴耦合器（３）、１×２Ｙ轴耦合器（４）、１×２Ｚ轴耦合器（５）、Ｘ轴光纤陀螺模块（６）、Ｘ轴光纤加表模块（７）、Ｙ轴光纤陀螺模块（８）、Ｙ轴光纤加表模块（９）、Ｚ轴光纤加表模块（１０）、Ｚ轴光纤陀螺模块（１１）、３×１合束器（１２）、第二探测器（１３）、中心处理器（１４）、第一探测器（１５）和多路复用处理电路（１６）；其中，２×３耦合器（２）一端分别与光源（１）、第一探测器（１５）相连，２×３耦合器（２）另一端分别与１×２Ｘ轴耦合器（３）、１×２Ｙ轴耦合器（４）和１×２Ｚ轴耦合器（５）相连，１×２Ｘ轴耦合器（３）与Ｘ轴光纤陀螺模块（６）的光学接口Ｐ１、Ｘ轴光纤加表模块（７）的光学接口Ｐ３相连，１×２Ｙ轴耦合器（４）与Ｙ轴光纤陀螺模块（８）的光学接口Ｐ４、Ｙ轴光纤加表模块（９）的光学接口Ｐ６相连，１×２Ｚ轴耦合器（５）与Ｚ轴光纤加表模块（１０）的光学接口Ｐ８、Ｚ轴光纤陀螺模块（１１）的光学接口Ｐ９相连，Ｘ轴光纤加表模块（７）的光学接口Ｐ２、Ｙ轴光纤加表模块（９）的光学接口Ｐ５、Ｚ轴光纤加表模块（１０）的光学接口Ｐ７通过３×１合束器（１２）与第二探测器（１３）相连，Ｘ轴光纤陀螺模块（６）的电路接口Ｅ１、Ｘ轴光纤加表模块（７）的电路接口Ｅ２、Ｙ轴光纤陀螺模块（８）的电路接口Ｅ３、Ｙ轴光纤加表模块（９）的电路接口Ｅ４、Ｚ轴光纤加表模块（１０）的电路接口Ｅ５、Ｚ轴光纤陀螺模块（１１）的电路接口Ｅ６、第二探测器（１３）都与中心处理器（１４）相连，第一探测器（１５）通过多路复用处理电路（１６）与中心处理器（１４）相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄腾超，郭文正，李赓，刘承，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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