[發明專利]一種角速度測量方法、測量系統及載體

有效

• 申請號: 201910299404.8
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN110160515B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 倪凱;馬茹玉;周倩;李星輝
• 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: 唐致明

1.一種角速度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

發射第一光頻梳信號和第二光頻梳信號，所述第一光頻梳信號與第二光頻梳信號具有重復頻率差及重疊的光譜范圍；

將所述第一光頻梳信號分為傳輸方向相反的第一測量光梳信號和第二測量光梳信號；

將所述第一測量光梳信號與第二測量光梳信號分別經過光程不同的分離光路以實現所述第一測量光梳信號與第二測量光梳信號的脈沖分離；

所述第一測量光梳信號與所述第二測量光梳信號相向傳輸并進行合光，形成合光光梳信號；

所述合光光梳信號與所述第二光頻梳信號進行多外差干涉并輸出干涉信號；

獲取所述干涉信號并計算得出角速度值。

2.根據權利要求1所述的角速度測量方法，其特征在于，所述角速度值的計算方法包括：

截取一個干涉周期內的兩個干涉信號，得出兩個次干涉信號中心對應的時間差Δτ；

計算一個干涉周期內的角速度值Ω，所述角速度Ω通過以下公式得出：

上式中，n為光纖纏繞圈數，c為光速，A為測量光路圍成的面積，Δf_r為第一光頻梳信號與第二光頻梳信號之間的重復頻率差，f_s為第一光頻梳信號的重復頻率，Δτ為利用傅里葉變換和最小二乘法擬合求出的一個干涉周期內兩個干涉信號中心對應的差。

3.根據權利要求2所述的角速度測量方法，其特征在于，所述時間差Δτ的計算方法包括：

獲取所截取的一個干涉周期內的兩個干涉信號兩段時間區間內所對應的時間差t₀；

對截取出的兩段干涉信號進行快速傅里葉變換，分別求出相頻譜之后進行相減，并利用最小二乘法擬合出斜率k；

兩次干涉信號中心對應的所述時間差Δτ＝K+t₀。

4.一種角速度測量系統，其特征在于，包括：

第一光頻梳發射器，所述第一光頻梳發射器能夠發出第一光頻梳信號；

第二光頻梳發射器，所述第二光頻梳發射器能夠發出第二光頻梳信號，所述第一光頻梳信號與第二光頻梳信號具有重復頻率差及重疊的光譜范圍；

測量光路，包括第一分光器，所述第一分光器用于接收所述第一光頻梳信號，基于所述第一分光器延伸出一環形光路，所述環形光路內設有第二分光器及第三分光器，所述第二分光器及第三分光器之間連接有第一分離光路，所述環形光路位于所述第二分光器與第三分光器之間的一段形成第二分離光路，所述第一分離光路與第二分離光路的光程不同；

第四分光器，所述第四分光器能夠接收所述第二光頻梳信號并輸出干涉信號。

5.根據權利要求4所述的角速度測量系統，其特征在于，所述第一分光器將所述第一光頻梳信號分為第一測量光梳信號及第二測量光梳信號，所述第一測量光梳信號與所述第二測量光梳信號在所述環形光路內的傳輸方向相反，所述第一測量光梳信號經過所述第一分離光路返回至所述第一分光器，所述第二測量光梳信號經過所述第二分離光路并返回至所述第一分光器與所述第一測量光梳信號合光，形成合光光梳信號，所述第二光頻梳信號與所述合光光梳信號于所述第四分光器處進行多外差干涉并輸出所述干涉信號。

6.根據權利要求4所述的角速度測量系統，其特征在于，所述第一分離光路上設有第一光隔離器，所述第二分離光路上設有第二光隔離器，所述第一光隔離器與第二光隔離器的光傳輸方向相反，所述第一分離光路的第一端與所述第二分離光路的第一端于所述第二分光器處連通，所述第一分離光路的第二端與所述第二分離光路的第二端于所述第三分離光路處連通。

7.根據權利要求4至6任一項所述的角速度測量系統，其特征在于，還包括合光光路、輸出光路及檢測光路，所述合光光路的輸入口與所述第一分光器連通，所述合光光路的輸出口與所述第四分光器連通，所述合光光路上設有第三光隔離器，所述輸出光路的輸入端與所述第一光頻梳發射器連通，所述輸出光路的輸出管與所述第一分光器連通，所述輸出光路上設有第四光隔離器，所述檢測光路的輸入端與所述第二光頻梳發射器連通，所述檢測光路和合光光路均與所述第四分光器連通。