[發明專利]一種抑制光纖陀螺振動誤差的信號解調方法

有效

• 申請號: 200910073170.1
• 申請日: 2009-11-11
• 公開（公告）號: CN101709971A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 吳磊;舒建濤;李緒友;張瑞鵬;左文龍;孫楓;程建華;孫巧英;周廣濤;徐博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及光電子技術中的光纖傳感領域，尤其是涉及一種干涉型光纖陀螺振動誤差的抑制方法。更具體的說是一種通過信號解調來消除由振動引起的測量誤差的方法。

(二)背景技術

光纖陀螺是一種測量角速度的儀器，它由光源1、耦合器2、Y波導3、光纖環4、光電檢測器5和信號處理裝置6等硬件組成。所述的信號處理裝置6包括時序控制模塊60、濾波、放大、A/D轉換模塊61、數字信號解調模塊62、Sagnac相移補償調制模塊63、2π電壓誤差補償調制模塊64、D/A轉換、放大模塊65、和陀螺信號輸出模塊66、干涉型光纖陀螺通過測量光纖環中正反傳播的兩束光波在陀螺轉動中產生的非互易相位差來測量載體角速度。它作為一種重要的慣性敏感器，是構成慣性系統的核心部件，應用于航空、航天、航海和路基載體的導航中，用以測量載體的姿態角和角速度等信息。由于陀螺用于測量載體的姿態角和角速度，需固連到載體上，因此測量結果就會受載體振動的影響而產生誤差。

(三)發明內容

本發明目的為提供一種可抑制振動誤差，提高陀螺在振動環境中的測量精度的一種抑制光纖陀螺振動誤差的信號解調方法。

本發明提供的技術方案為：

系統上電后，由光電檢測器實時檢測到的光功率信號經濾波、放大、A/D轉換器得到數字信號，經過數字鎖存模塊對信號進行鎖存，對鎖存實時光功率數字信號進行解調，得到Sagnac相位差信號、2π電壓偏離信號和光功率信號，將解調出的Sagnac相位差信號除以光功率信號，得到新的解調信號并進行放大輸出到Sagnac相移補償調制模塊，將解調出2π電壓偏離信號輸出到2π電壓誤差補償調制模塊，然后將Sagnac相移補償信號的調制信號和2π電壓誤差補償調制信號反饋到陀螺閉環回路。

本發明有益效果為抑制光纖陀螺振動誤差的信號解調方法的優點在于：解調出的Sagnac相位差信號和光功率信號相除的方法，消除了由振動引起的陀螺的常值漂移誤差和部分附加噪聲誤差，并且為了抑制光纖陀螺振動誤差噪聲的信號解調方法的實現考慮了時間的限制，使除法的引入可以在不延長陀螺解調時間的解調周期內完成，提高了陀螺在振動環境中的測量精度。

(四)附圖說明

圖1是光纖陀螺結構框圖。

圖2是光纖陀螺信號處理裝置結構框圖。

圖3是數字信號解調結構框圖。

圖4是振動測試裝置簡圖。

圖5是未采用本發明的解調方法在表1振動環境下的測試數據曲線。

圖6是采用本發明的解調方法在表1振動環境下的測試數據曲線。

(五)具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

在圖1-3中：1.ASE光源2.耦合器3.Y波導4.光纖環5.光電檢測器6.信號處理器60.時序控制模塊61.濾波、放大、A/D轉換模塊62.數字信號處理模塊63.Sagnac相移補償信號調制模塊64.2π電壓誤差補償調制模塊65.D/A轉換、放大模塊66.濾波陀螺信號輸出模塊620.數字信號鎖存模塊621.2π電壓偏離信號解調模塊622.Sagnac相位差信號解調模塊623.光強信號解調模塊624.除法模塊625.放大模塊。

本發明所述的抑制光纖陀螺振動誤差信號的解調方法屬于光纖陀螺結構框圖的一部分，光纖陀螺結構框圖如圖1所示，ASE光源經過耦合器到Y波導最后作用于光纖環，其中光電檢測器實時檢測光功率信號輸入到信號處理器處理后反饋到陀螺閉環回路。

本發明所述的抑制光纖陀螺振動誤差信號的解調方法有如下步驟：如圖2所示，選取合適的偏置調制相移，系統上電后在同一時鐘的時序控制下，由光電檢測電路檢測到的實時光功率信號輸出給信號處理裝置，在信號處理裝置中經濾波、放大、A/D轉換模塊轉換為數字信號，然后輸出至數字信號解調模塊；如圖3所示，數字信號解調模塊對接收的所述實時光功率信號鎖存后進行解調處理，得到Sagnac相位差信號，2π電壓偏離值信號和周期性波動的光功率信號；其中所述的2π電壓偏離值信號直接輸出給2π電壓誤差補償調制模塊，經調制后用于反饋控制2π電壓，使其工作在穩定工作點；對所述的Sagnac相位差信號和光功率信號進行除法處理，具體的方法如下：

在理想無振動條件下，經Y波導調制器調制的兩束光波在光纖環中反向傳播，并在Sagnac效應的影響下干涉后輸出至光電檢測器檢測，然后光電檢測器檢測到的信號輸出給信號處理器，在信號處理器中將干涉信號進行解調，解調后的干涉信號為：

(1)式中：K為系統增益；P₀為光功率；Δφ為Sagnac相位差；為偏置調制相移；下同。