[發明專利]采用單環兩路雙向諧振光載微波檢測角速度的方法

有效

• 申請號: 201310171177.3
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103267521A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 葉凌云;宋開臣
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

1.一種采用單環兩路雙向諧振光載微波檢測角速度的方法，其特征在于，該方法能夠實現單環兩路雙向諧振光載微波陀螺的角速度連續測量，所述單環兩路雙向諧振光載微波陀螺包括：光纖環形腔（6）、第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）、第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）、第一光路光纖（31）、第二光路光纖（32）、第三耦合器（26）、第四耦合器（28）、第一綠光濾光片（27）、第二綠光濾光片（29）、第一紅光濾光片（33）、第二紅光濾光片（30）；其中第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）與第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）為兩套獨立的裝置，其內部結構基本相同，均由由激光器（1）、光分束器（2）、第一電光調制器（3）、第一光耦合器（4）、頻率調節器（5）、第二光耦合器（7）、第一光電探測器（8）、第一電濾波器（9）、第一微波功分器（10）、第一電放大器（11）、第二電光調制器（12）、第二光電探測器（13）、第二電濾波器（14）、第二微波功分器（15）、第二電放大器（16）、差頻檢測電路（17）、分頻器（18）、標準時間源（19）、鑒相器（20）、低通濾波器（21）、第一2×2光開關（22）、第二2×2光開關（23）組成，唯一的區別在于第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）的激光器（1）產生紅光，第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）的激光器（1）產生綠光；

第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）順時針光環路鎖頻具體為：激光器（1）輸出的紅光經過光分束器（2），分為兩束，一束沿順時針方向送入第二電光調制器（12），經過調制后形成光載微波依次進入第一2×2光開關（22）、第一光耦合器（4）、頻率調節器（5），然后進入第一光路光纖（31），接著依次進入第二紅光濾光片（30）、第四耦合器（28）、光纖環形腔（6）、第三耦合器（26）、第一紅光濾光片（33）后再進入第一光路光纖（31），從第一光路光纖（31）出射的光載微波再經過第二光耦合器（7）進入第二2×2光開關（23），然后進入第二光電探測器（13）將光信號轉換成電信號，之后送入第二電濾波器（14），濾波后的微波電信號送入第二微波功分器（15），第二微波功分器（15）有三路輸出，第一路輸出經過第二電放大器（16）連接到第二電光調制器（12），形成一個順時針正反饋振蕩回路，第二路輸出作為RF輸出#2送入差頻檢測電路（17），第三路輸出經過分頻器（18）分頻后同標準時間源（19）一同送入鑒相器（20），鑒相輸出經過低通濾波器（21）后連接到頻率調節器（5），用于調節諧振頻率，從而鎖定第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）順時針正反饋振蕩回路的諧振頻率；光分束器（2）分出的另一束光沿逆時針方向進入第一電光調制器（3），經過調制后形成光載微波依次進入第一2×2光開關（22）、第二光耦合器（7）后進入第一光路光纖（31），接著依次進入第一紅光濾光片（33）、第三耦合器（26）、光纖環形腔（6）、第四耦合器（28）、第二紅光濾光片（30）后再進入第一光路光纖（31），從第一光路光纖（31）出射的光載微波再經過頻率調節器（5）、第一光耦合器（4）進入第二2×2光開關（23），然后進入第一光電探測器（8）將光信號轉換成電信號，之后送入第一電濾波器（9），濾波后的微波電信號送入第一微波功分器（10），第一微波功分器（10）有兩路輸出，第一路輸出經過電放大器（11）連接到第一電光調制器（3），形成一個逆時針正反饋振蕩回路，第二路輸出作為RF輸出#1送入差頻檢測電路（17）；

第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）逆時針光環路鎖頻具體為：激光器（1）輸出的紅光經過光分束器（2），分為兩束，一束沿順時針方向送入第一電光調制器（3），經過調制后形成光載微波依次進入第一2×2光開關（22）、第一光耦合器（4）、頻率調節器（5），然后進入第一光路光纖（31），接著依次進入第二紅光濾光片（30）、第四耦合器（28）、光纖環形腔（6）、第三耦合器（26）、第一紅光濾光片（33）后再進入第一光路光纖（31），從第一光路光纖（31）出射的光載微波再經過第二光耦合器（7）進入第二2×2光開關（23），然后進入第一光電探測器（8）將光信號轉換成電信號，之后送入第一電濾波器（9），濾波后的微波電信號送入第一微波功分器（10），第一微波功分器（10）有兩路輸出，第一路輸出經過電放大器（11）連接到第一電光調制器（3），形成一個順時針正反饋振蕩回路，第二路輸出作為RF輸出#1送入差頻檢測電路（17）；光分束器（2）分出的另一束光沿逆時針方向進入第二電光調制器（12），經過調制后形成光載微波依次進入第一2×2光開關（22）、第二光耦合器（7）后進入第一光路光纖（31），接著依次進入第一紅光濾光片（33）、第三耦合器（26）、光纖環形腔（6）、第四耦合器（28）、第二紅光濾光片（30）后再進入第一光路光纖（31），從第一光路光纖（31）出射的光載微波再經過頻率調節器（5）、第一光耦合器（4）進入第二2×2光開關（23），然后進入第二光電探測器（13）將光信號轉換成電信號，之后送入第二電濾波器（14），濾波后的微波電信號送入第二微波功分器（15），第二微波功分器（15）有三路輸出，第一路輸出經過第二電放大器（16）連接到第二電光調制器（12），形成一個逆時針正反饋振蕩回路，第二路輸出作為RF輸出#2送入差頻檢測電路（17），第三路輸出經過分頻器（18）分頻后同標準時間源（19）一同送入鑒相器（20），鑒相輸出經過低通濾波器（21）后連接到頻率調節器（5），用于調節諧振頻率，從而鎖定第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）逆時針正反饋振蕩回路的諧振頻率；

第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）順時針光環路鎖頻與第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）順時針光環路鎖頻基本相同，區別在于：激光器（1）輸出的光為綠光，對應的第一光路光纖（31）換成第二光路光纖（32），對應的第一紅光濾光片（33）換成第一綠光濾光片（27），對應的第二紅光濾光片（30）換成第二綠光濾光片（29），諧振頻率鎖定的環路為第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）順時針正反饋振蕩回路；

第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）逆時針光環路鎖頻與第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）逆時針光環路鎖頻基本相同，區別在于：激光器（1）輸出的光為綠光，對應的第一光路光纖（31）換成第二光路光纖（32），對應的第一紅光濾光片（33）換成第一綠光濾光片（27），對應的第二紅光濾光片（30）換成第二綠光濾光片（29），諧振頻率鎖定的環路為第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）逆時針正反饋振蕩回路；

該方法包括以下步驟：

步驟1：第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）逆時針光環路鎖頻向第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）順時針光環路鎖頻轉換，第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）順時針光環路鎖頻；

步驟2：第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）的差頻檢測電路檢測出其順時針正反饋振蕩回路的諧振微波輸出RF#2與逆時針正反饋振蕩回路的諧振微波輸出RF#1的頻率差，記為????????????????????????????????????????????????；

步驟3：第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）順時針光環路鎖頻向第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）逆時針光環路鎖頻轉換，第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）順時針光環路鎖頻；

步驟4：第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）的差頻檢測電路檢測出其順時針正反饋振蕩回路的諧振微波輸出RF#2與逆時針正反饋振蕩回路的諧振微波輸出RF#1的頻率差，記為；

步驟5：第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）順時針光環路鎖頻向第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）逆時針光環路鎖頻轉換，第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）逆時針光環路鎖頻；

步驟6：第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）的差頻檢測電路檢測出其順時針正反饋振蕩回路的諧振微波輸出RF#1與逆時針正反饋振蕩回路的諧振微波輸出RF#2的頻率差，記為；

步驟7：根據步驟2獲得的頻率差和步驟6獲得的頻率差獲得第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）測量角速度：

其中，為第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）順時針光環路鎖頻測量的角速度，為第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）逆時針光環路鎖頻測量的角速度，為光纖環形腔（6）的半徑，為紅光速，為紅光回路長度，為第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）的p次諧波；

步驟8：第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）逆時針光環路鎖頻向第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）順時針光環路鎖頻轉換；第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）逆時針光環路鎖頻；

步驟9：第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）的差頻檢測電路檢測出其順時針正反饋振蕩回路的諧振微波輸出RF#1與逆時針正反饋振蕩回路的諧振微波輸出RF#2的頻率差，記為；

步驟10：根據步驟4獲得的頻率差和步驟9獲得的頻率差獲得第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）測量角速度：

其中，為第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）順時針光環路鎖頻測量的角速度，為第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）逆時針光環路鎖頻測量的角速度，為光纖環形腔（6）的半徑，為綠光光速，為綠光回路長度，為第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）p次諧波；

步驟11：根據步驟7獲得的第一雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（24）測量角速度和步驟10獲得的第二雙向諧振光載微波角速度檢測裝置（25）測量角速度獲得單環兩路雙向諧振光載微波陀螺的測量角速度：

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