[發明專利]一種光纖陀螺及抑制輸出零偏隨溫度變化漂移的方法

在審

• 申請號: 201610866555.3
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN107270884A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 劉兵;杜勇;陸家兵;韓繼韜;艾文宇;楊玉孔
• 申請（專利權）人: 華中光電技術研究所（中國船舶重工集團公司第七一七研究所）
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙)42221
• 代理人: 劉念濤,宋國榮

1.一種光纖陀螺，包括陀螺殼體、光源、光電探測器以及同時連接光源和光電探測器的耦合器，所述的耦合器依次連接Y波導和光纖環圈，所述的光電探測器依次連接前置放大器、AD轉換電路、信號處理與補償電路、DA轉換電路和驅動電路之后與Y波導連接以形成閉環結構，其特征在于：所述的光源為摻餌光纖光源。

2.根據權利要求1所述的一種光纖陀螺，其特征在于，所述的陀螺殼體內部安裝有檢測陀螺內部溫度變化的溫度傳感器，所述的陀螺殼體外壁安裝有檢測環境溫度變化的溫度傳感器。

3.根據權利要求2所述的一種光纖陀螺，其特征在于，所述的溫度傳感器為鉑電阻PT1000。

4.一種抑制權利要求1中所述光纖陀螺輸出零偏隨溫度變化漂移的方法，其特征在于：包括如下步驟：

a)、在輸入端光源部分采用功率穩定度較高的摻鉺光纖光源；

b)、通過信號處理與補償電路對陀螺輸出零偏隨溫度、溫度變化率、溫度梯度采用逐步回歸分析法進行建立溫度的非線性多項式模型；

c)、利用溫度傳感器與溫度變化的關系，在輸出端建立溫度、溫度梯度、溫度變化率及其交叉項的非線性多項式模型，對陀螺全溫變化范圍內多溫變速率下的輸出零偏數據進行擬合，采用逐步回歸分析法選擇對陀螺漂移影響較大的因素，建立溫度補償的非線性多項式模型，并對系數進行求解，最終將模型系數固化在硬件電路內部，實現在不同應用環境下對陀螺輸出零偏變化漂移的實時補償，以減小陀螺輸出零偏的漂移。

5.根據權利要求4所述的一種抑制光纖陀螺輸出零偏隨溫度變化漂移的方法，其特征在于，所述的步驟a)中，采用截斷方法分別對多種不同長度的摻鉺光纖進行實驗，通過改變驅動電流，并改變泵浦源的功率，調節摻餌光纖光源的中心波長，并兼顧此時光源輸出的光功率及光功率穩定性，裁減摻餌光纖的長度，在測試每一摻鉺光纖長度時，觀察泵浦源功率改變對光源輸出所造成的影響，以找到滿足光源輸出的中心波長，實現光功率最大且穩定性最佳的光源輸出。

6.根據權利要求4所述的一種抑制光纖陀螺輸出零偏隨溫度變化漂移的方法，其特征在于，所述的建立非線性多項式模型步驟如下：

初步將與溫度有關的輸入自變量最高取到2階，即

x₁＝T₁；x₂＝T₁²；x₃＝T₂-T₁；x₄＝(T₂-T₁)²；x₅＝dT₁/dt；x₆＝(dT₁/dt)²；x₇＝T₁(T₂-T₁)；x₈＝T₁(dT₁/t)；x₉＝(T₁-T₂)·dT₁/t；

其中T₁表示陀螺內壁傳感器輸出的溫度數據，T₂為光纖環圈外壁溫度，

此時溫度補償的模型的求解轉化為多元線性回歸問題，對應的回歸方程為：

其中隨機誤差ε包含了影響y的其它因素，y應大致服從均值為零的正態分布，應當將盡可能多的溫度變化情況下陀螺的輸出數據作為樣本進行建模。