[發明專利]低成本光纖陀螺本征頻率測量方法

有效

• 申請號: 201310020575.5
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103105177A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 邵志浩;李星善;袁慧錚;陸俊清;鄭永強
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C19/72
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

技術領域

本發明涉及光纖陀螺閉環處理系統技術領域，具體地指一種低成本光纖陀螺本征頻率測量方法。

背景技術

光在光纖陀螺光路中傳播一周所需的時間為光纖陀螺的渡約時間，其倒數為光纖陀螺本征頻率。

在目前中高精度光纖陀螺中普遍采用全數字閉環處理技術，其基本原理是在陀螺的敏感光纖線圈中加入相位調制器作為反饋控制元件，使光纖環中正反兩向傳輸的光之間產生非互易相位，從而補償旋轉產生的Sagnac相移。

光纖陀螺的渡約時間取決于光路長度及光纖折射率，在光纖環繞制過程中，可以通過光路長度得到光纖環渡約時間的估計值，存在一定量誤差，且在后續光路盤繞、熔接以及返修等過程中，渡約時間均會發生變化。為提高陀螺精度，必須采取有效措施對光纖陀螺內部各種噪聲源進行有效抑制，其中光纖陀螺渡約時間測量不準確而導致調制頻率誤差就是其中重要的噪聲源之一。當光纖陀螺調制頻率與本征頻率存在誤差時，會導致陀螺死區增大，并影響陀螺零偏。

目前在生產中普遍采用是人工手動利用示波器等測試設備進行離線測量，受測試設備及人工測試的影響，不僅增加了測試和人工成本，且引入一定量人為觀測誤差。在公開的文獻和資料中，CN101144720A光纖陀螺渡約時間在線精密測量方法，采用方波對光纖陀螺進行調制，并利用數模轉換器對輸出采樣序列進行二值化濾波、計數，從而得到光纖陀螺渡約時間。該方法的缺陷在于：受模數轉換器、數模轉換器以及光學相位調制器本身精度以及光路、電路噪聲影響，對測量精度影響較大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術測量低成本光纖陀螺本征頻率時，受測試設備及人工測試的影響，不僅增加了生產成本，且存在誤差的缺陷，提供一種低成本光纖陀螺本征頻率測量方法，實現在不增加硬件設施的前提下，通過借用光纖陀螺現有硬件條件及對該硬件的相應控制，精確測得光纖陀螺的本征頻率。

為實現上述目的，本發明所設計的低成本光纖陀螺本征頻率測量方法，包括以下步驟：

（1）對光學信號進行相位調制，相位調制的相位高度任意，調制周期大于預估光纖陀螺的光纖環渡越時間；

順時針光波受到的調制信號相位φ_cw(t)的公式如下：

φcw(t)=φmt=k×T0k×T<t<(k+kc)×T]]>

其中，φ_m為調制相位高度，取任意值，T為數模轉換器轉換周期，k為周期數，k_c為調制信號周期數，k_c×T大于預估的光纖陀螺渡約時間；

由于光纖環本身存在渡約時間τ，

逆時針光波受到的調制信號相位φ_ccw(t-τ)的公式如下：