[發明專利]一種光纖陀螺反饋回路性能測試方法及裝置

有效

• 申請號: 201610932950.7
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106643791B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 陳杏藩;畢然;劉承;舒曉武
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種光纖陀螺反饋回路性能測試方法，其特征在于方法如下：光纖陀螺的主控芯片周期性地對內部Y波導相位調制器進行相位控制，并利用數字信號處理芯片實時同步采集光纖陀螺中Y波導相位調制器兩臂光束的干涉光強數字信號，通過數據處理算法對采集的干涉光強數字信號數據進行處理，獲得光纖陀螺反饋回路性能參數；

所述的數據處理算法是對采集到的干涉光強數字信號I(t)依次進行周期平均、相位解調和線性擬合；

所述的數據處理算法具體如下：

1)采用以下公式進行周期平均，獲得光強信號與光纖陀螺主控芯片輸出數字信號的平均函數I(D)：

式中，I(t)為t時刻采集的干涉光強數字信號，D為光纖陀螺主控芯片輸出數字信號，N為循環次數，D(t)為光纖陀螺主控芯片輸出數字信號隨時間變化函數，I(D)為光強信號與光纖陀螺主控芯片輸出數字信號的平均函數；

2)根據光強信號與光纖陀螺主控芯片輸出數字信號的平均函數I(D)采用以下公式進行相位解調，獲得Sagnac相位差與光纖陀螺主控芯片輸出數字量D對應的相位信號Δφ(D)：

式中，I(D)為光強信號與光纖陀螺主控芯片輸出數字信號的平均函數，I₀為零相位差光強信號，Δφ(D)為Sagnac相位差與光纖陀螺主控芯片輸出數字量D對應的相位信號，Δφ_-(D)為Sagnac相位差與光纖陀螺主控芯片負輸出數字量D對應的相位信號，Δφ₊(D)為Sagnac相位差與光纖陀螺主控芯片正輸出數字量D對應的相位信號，D_max為最大光纖陀螺主控芯片輸出數字量；

3)根據Sagnac相位差與光纖陀螺主控芯片輸出數字量D對應的相位信號Δφ(D)進行線性擬合，進而計算獲得反饋回路性能參數。

2.根據權利要求1所述的一種光纖陀螺反饋回路性能測試方法，其特征在于：所述的光纖陀螺的主控芯片周期性地對內部Y波導相位調制器進行相位控制具體采用以下方式：主控芯片經數模轉換器輸出反饋信號到Y波導相位調制器，主控芯片輸出到數模轉換器的信號遍歷整個數模轉換器輸出范圍進行變化，遍歷循環50次以上。

3.根據權利要求1所述的光纖陀螺反饋回路性能測試方法，其特征在于：所述步驟3)具體是：

先建立以下公式表示的Sagnac相位差與光纖陀螺主控芯片輸出數字量D對應的相位信號Δφ(D)與光纖陀螺主控芯片輸出數字信號D之間的線性模型：

Δφ(D)＝K×D+D₀+υ

Δφ_-(D)＝K_-×D+D_0-+υ_-D<D_max/2

Δφ₊(D)＝K₊×D+D₀₊+υ₊D>D_max/2

其中，K為反饋調制增益，D₀為輸出偏置，υ表示線性殘差量，K₊為Δφ₊(D)線性擬合系數，D₀₊為Δφ₊(D)輸出偏置，υ₊表示Δφ₊(D)擬合線性殘差量，K_-為Δφ_-(D)線性擬合系數，D_0-為Δφ_-(D)輸出偏置，υ_-表示Δφ_-(D)擬合線性殘差量；

接著利用最小二乘法進行求解獲得反饋調制增益K和輸出偏置D₀，利用反饋調制增益K和輸出偏置D₀采用以下分別計算獲得逐點非線性性能a(D)、不對稱性性能K_a和重復性性能K_r：

逐點非線性性能a(D)表示為：

不對稱性性能K_a表示為：

重復性性能K_r表示為：

式中，Q為重復測試次數，i為測試序號，范圍為1到Q，K_i為第i次測量的反饋調制增益，即為Q次反饋調制增益均值。