[發明專利]一種角速度測量裝置、方法及其載具

有效

• 申請號: 201811175104.0
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109556593B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 倪凱;馬茹玉;余浩洋;周倩;吳冠豪;李星輝;王曉浩
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 梁嘉琦

本發明公開了一種角速度測量裝置、方法及其載具，測量光梳信號通過第一分光器分成在測量回路中相向傳輸的第一光梳信號和第二光梳信號后在第一分光器上并輸出合光光梳信號，所述合光光梳信號與所述的本振光梳信號發生多外差干涉并輸出干涉信號，當測量回路旋轉時，第一光梳信號和第二光梳信號在第一分光器上發生Sagnac效應，通過與本振光梳信號進行多外差干涉后對干涉信號進行分析，即可獲得測量回路旋轉的絕對角速度，本發明上述實施方式只需使用一個單點探測器即可能夠準確、快速測量絕對角速度。

技術領域

本發明涉及測量領域，特別涉及一種角速度測量裝置，方法及其載具。

背景技術

應用Sagnac效應(薩格納克效應)的Sagnac干涉儀是一種高精度的干涉儀，Sagnac干涉儀用于測量相對角速度。

Sagnac干涉儀的特點是，激光束分為反射和透射兩束沿方向相反的閉合光路傳播，最后匯合到分束器回到探測器。當所述的閉合光路在慣性空間內繞垂直于閉合光路平面的軸轉動時，光路內相向傳播的兩列光波之間，將因為光波的慣性運動而產生光程差，從而導致兩束相干光波的干涉。該光程差對應的位相差與旋轉角度之間有一定的內在聯系，通過對干涉光強信號的檢測和解調，可以確定旋轉相對角速度。

在這種干涉儀中，任何一塊反射鏡在垂直表面的方向上移動，兩束光的光程變化皆相等，因此接收端探測不到光強變化。它的優勢在于，因為兩束光處在相同的環境中，所以可以屏蔽外界環境對光路的影響，即具有互易性。但上述激光Sagnac干涉儀只能測量相對角速度。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種可以測量絕對角速度的角速度測量裝置，方法及其載具。

本發明解決其問題所采用的技術方案是：

本發明的第一方面，提供了一種角速度測量裝置，包括：

信號光頻梳發射器，用于發射測量光梳信號；

本振光頻梳發射器，用于發射本振光梳信號，所述本振光梳信號與測量光梳信號之間具有重復頻率差和重疊的光譜范圍；

第一分光器，接收來自信號光頻梳發射器的測量光梳信號，并將所述的測量光梳信號分成第一光梳信號和第二光梳信號；

測量臂光路，包括互通的兩個端口，所述的兩個端口分別接收來自第一分光器的第一光梳信號和第二光梳信號，所述第一光梳信號和第二光梳信號在測量臂光路內的傳輸方向相反，所述測量臂光路與第一分光器之間構成測量回路，第一光梳信號和第二光梳信號通過測量臂光路后合光于第一分光器上并輸出合光光梳信號；

第二分光器，接收來自本振光頻梳發射器的本振光梳信號和來自第一分光器的合光光梳信號，所述的本振光梳信號和合光光梳信號在第二分光器上發生多外差干涉并輸出干涉信號；

測量裝置，用于接收所述的干涉信號，并根據所述干涉信號計算出絕對角速度。

具體地，所述測量裝置包括探測器、高速數據采集器、干涉信號截取模塊、快速傅立葉變換運算模塊、公式計算模塊，所述探測器、高速數據采集器、干涉信號截取模塊、快速傅立葉變換運算模塊和公式計算模塊依次連接。

所述探測器用于接收干涉信號，優選為高帶寬探測器。

所述高速數據采集器為高速數據采集卡，用于采集高帶寬探測器所檢測到的干涉信號。

優選地，結合本發明第一方面的一種實施方式，高帶寬探測器產生的電壓信號先經過一個帶寬為重復頻率一半的低通濾波器，再使用高速數據采集器進行采集，這樣可以去除信號中的非相干部分，直接得到連續的干涉信號，高速數據采集器的采樣周期也可以隨意設定，而且也具有抗混疊的效果。