[發明專利]一種閉環光纖陀螺溫度補償方法

有效

• 申請號: 201710202703.6
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106871931B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 谷林;梁霄;李彬
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛行自動控制研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 張毓靈

本發明屬于光纖傳感、慣性導航技術領域，涉及一種閉環光纖陀螺溫度補償方法。本發明閉環光纖陀螺溫度補償方法是利用閉環光纖陀螺Y波導半波電壓變化與溫度變化成近似線性關系，以Y波導半波電壓替代溫度信息對閉環光纖陀螺進行溫度補償，利用基于四態調制的雙回路閉環光纖陀螺，實時提取Y波導半波電壓隨溫度的變化信息，實現無溫度傳感器的閉環光纖陀螺的溫度補償。本發明簡化了電路軟件及硬件設計，可進一步縮小陀螺體積、提高補償精度，具有實現方法簡單，成本低，可靠性高的特點，對提升光纖陀螺變溫精度，進一步擴展光纖陀螺應用領域具有重要意義。

技術領域

本發明屬于光纖傳感、慣性導航技術領域，涉及一種閉環光纖陀螺溫度補償方法，具體涉及一種無溫度傳感器的閉環光纖陀螺的溫度補償方法。

背景技術

光纖陀螺(Fiber Optic Gyroscope，簡稱FOG)是利用光學薩格奈克效應(Sagnac)測量載體空間角速率的全固態慣性儀表。隨著光纖陀螺技術及其應用領域的不斷擴展，對光纖陀螺在變溫環境下的精度要求不斷提高。

目前，光纖陀螺在變溫環境下精度劣化一直是影響光纖陀螺性能進一步提升及應用領域擴展的重要因素之一。通過建立光纖陀螺的溫度模型，并在此基礎上對光纖陀螺進行溫度補償，是提高陀螺變溫精度的有效手段之一。如何實時、準確提取陀螺內部溫度信息，則是準確進行陀螺建模補償的前提條件。

現有光纖陀螺溫度補償均是通過在陀螺內部加貼溫度傳感器，根據溫度傳感器輸出信息獲取陀螺內部溫度。根據所采用的溫度傳感器類型不同(模擬或數字)，現有技術可分為兩類：一類是采用模擬溫度傳感器，其優點是體積小巧，測溫精度高，成本低，但需搭建專門的數字量化采樣電路，增加了陀螺控制電路的復雜性；第二類則是采用數字溫度傳感器，其優點是溫度信息以數字量形式輸出，無需額外搭建數字量化電路，但傳感器自身體積較大、成本高、輸出信號噪聲大、溫度分辨率較模擬溫度傳感器低，影響陀螺溫度建模及補償精度。

發明內容

本發明的目的是：為了克服現有光纖陀螺溫度補償技術存在的電路復雜、溫度分辨率低、溫度信號噪聲大、成本高以及所需空間大等問題，本發明利用閉環光纖陀螺自身必須的集成光學調制器(簡稱Y波導)其半波電壓與溫度的線性相關特性，提出一種利用Y波導半波電壓信息替代溫度信息進行閉環光纖陀螺溫度補償的方法。

本發明的技術方案：一種閉環光纖陀螺溫度補償方法，其利用閉環光纖陀螺Y波導半波電壓變化與溫度變化成近似線性關系，以Y波導半波電壓替代溫度信息對光纖陀螺進行溫度補償，利用基于四態調制的雙回路閉環光纖陀螺，實時提取Y波導半波電壓隨溫度的變化信息，實現無溫度傳感器的閉環光纖陀螺的溫度補償；所述基于四態調制的閉環光纖陀螺包括：干涉儀(201)、光電檢測模塊(202)、前放電路模塊(203)、D/A轉換模塊(204)、數字解調模塊(205)、雙閉環控制模塊(206)、第一閉環反饋模塊(207)、反饋放大器增益控制模塊(208)、反饋放大器(209)、Y波導(210)；其中，干涉儀(201)、光電檢測模塊(202)、前放電路模塊(203)、D/A轉換模塊(204)、數字解調模塊(205)、雙閉環控制模塊(206)第一閉環反饋模塊(207)、反饋放大器(209)、Y波導(210)順次連接構成第一閉環，干涉儀(201)、光電檢測模塊(202)、前放電路模塊(203)、D/A轉換模塊(204)、數字解調模塊(205)、雙閉環控制模塊(206)、反饋放大器增益控制模塊(208)、反饋放大器(209)、Y波導(210)順次連接構成第二閉環；

其中，所述閉環光纖陀螺用于將光纖陀螺通過第二閉環提取的Y導波半波電壓信息代替溫度信息隨光纖陀螺零偏信息一起輸出，使得所述閉環光纖陀螺采集到閉環光纖陀螺補償前的原始數據，并確定出光纖陀螺零偏與Y波導半波電壓的一次線性補償模型后，將一次線性補償模型寫入閉環光纖陀螺的控制程序中，使得該閉環光纖陀螺的控制程序包含溫度補償信息。