[發明專利]一種光纖陀螺啟動快速自檢測方法

有效

• 申請號: 201711345826.1
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN109931922B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 高爽;李愛夫;李柯燁;盧佳振
• 申請（專利權）人: 湖南中部芯谷科技有限公司
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G01C25/00
• 代理公司: 衡陽市科航專利事務所(普通合伙) 43101
• 代理人: 張衛衡

1.一種光纖陀螺啟動快速自檢測方法，其特征是運行過程包括：光纖陀螺開機，光源發出的光經過耦合器到達由Y波導和光纖環組成的Sagnac干涉儀，干涉儀中存在順時針和逆時針傳播的兩束光，兩束光的相位差由兩部分組成，一部分是轉動引起的Sagnac效應相位差Δφ_s，另一部分是由施加在Y波導上的調制電壓信號產生的兩束光的相位差；

對于光纖陀螺，施加在Y波導上的調制電壓生成的兩束光之間的相位差為一個方波形式，相位差方波的幅度為調制相位Δφ_m，周期為2τ，其中τ為渡越時間，是光在光纖環中傳播一周所需時間，因此對于光纖陀螺，干涉輸出光功率表達式如下：

其中P₀為無相位差時的輸出光功率，調制相位差每隔時間τ在Δφ_m和-Δφ_m之間交替變化；為解調出代表轉速的Sagnac相位差Δφ_s，將間隔τ時間的輸出光功率進行求差，解調結果對應Δφ_s的正弦響應，如下式所示：

光功率通過探測器轉換成電信號，再通過前置放大電路和AD轉換器進入FPGA，最終在FPGA中進行數字解調，數字解調結果在上式的基礎上變為：

DEM＝K_DK_ADK_preK_detP₀sinΔφ_msinΔφ_s

其中K_det、K_pre、K_AD、K_D分別表示探測器轉換系數，前置放大增益，AD轉換系數和解調數字增益，sinΔφ_m表示調制信號帶來的增益變化；在上式中K_DK_ADK_preK_detP₀sinΔφ_m實際代表了光纖陀螺環路的前向增益大小；在Y波導上施加一個固定臺階量的階梯波等效于對兩束光施加了一個固定的相位差，相位差取決于階梯波的臺階高度；當施加的臺階對應的兩束光的相位差遠大于靜態時的地球轉速引起的Δφ_s時，Δφ_s的影響可忽略；施加的固定階梯波的臺階ΔD₁對應的相位為Δφ_F1＝K_FΔD₁，其中，K_F表示光纖陀螺環路的反饋回路增益；忽略Δφ_s的影響，固定階梯波的臺階ΔD₁對應的解調值可表示為：

DEM₁＝K_DK_ADK_preK_detP₀sinΔφ_msinΔφ_F1＝K_DK_ADK_preK_detP₀sinΔφ_mK_Fsin(K_FΔD₁)

≈K_DK_ADK_preK_detP₀sinΔφ_mK_FΔD₁

當Δφ_F1取小值時，sin函數進行線性近似，上式中K_DK_ADK_preK_detsinΔφ_mK_F表示了前向通道增益和反饋通道增益之積，即為整體的環路增益，數字量DEM₁和ΔD₁之比為環路增益值，通過陀螺內部的處理芯片或發送至上位計算機進行線性擬合，判斷是否滿足閾值，從而判斷光纖陀螺的整體運轉情況。

2.如權利要求1所述的一種光纖陀螺啟動快速自檢測方法，其特征是包括向Y波導發送臺階高度不同的多個階梯波進行增益測試的步驟。