[發(fā)明專利]一種雙環(huán)腔結(jié)構(gòu)的諧振式光纖陀螺系統(tǒng)及其信號檢測方法

有效

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• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN110319828B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊柳;朱運飛;李寧;張勇剛;李浩林;裴春祥
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于光纖傳感及信號檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙環(huán)腔結(jié)構(gòu)的諧振式光纖陀螺系統(tǒng)及其信號檢測方法。將順、逆兩時針兩方向的光波分別在兩個性能一致的諧振腔內(nèi)單獨傳輸，并利用馬赫?曾德爾干涉儀改兩變諧振腔內(nèi)光波的傳輸方向，在諧振曲線兩邊分別進行信號檢測，通過判斷受偏振波動小的一段，實現(xiàn)單邊信號檢測檢測技術(shù)。本發(fā)明把順、逆兩路光波分離開，可消除背向散射噪聲的影響，將馬赫?曾德爾干涉儀的頻率設(shè)置為相位調(diào)制頻率的二倍，通過單邊信號檢測技術(shù)，能夠有效地減弱熱致偏振波動噪聲的影響，提高陀螺檢測精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖傳感及信號檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙環(huán)腔結(jié)構(gòu)的諧振式光纖陀螺系統(tǒng)及其信號檢測方法。

背景技術(shù)

諧振式光纖陀螺是基于Sagnac效應(yīng)引起的兩個相反方向諧振頻差來完成對角速率測量的。理論上，幾十米的光纖諧振腔就可以實現(xiàn)慣性級別的檢測精度。與傳統(tǒng)干涉式光纖陀螺相比，其在低成本、小型化、集成化方面極具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

諧振式光纖陀螺從上世紀80年代開始廣泛進行研究，但是目前未進入工程化應(yīng)用，其主要原因在于諧振式光纖陀螺的性能仍低于預期。傳統(tǒng)的諧振式光纖陀螺系統(tǒng)的器件指標難以滿足高精度要求，諧振腔內(nèi)存在的由光纖介質(zhì)分布不均勻引起的背向散射噪聲及溫度波動引起的熱致偏振耦合噪聲極大的限制了光纖陀螺的檢測精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供可以有效抑制背向散射噪聲和熱致偏振波動噪聲對陀螺檢測精度帶來的影響的一種雙環(huán)腔結(jié)構(gòu)的諧振式光纖陀螺系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：包括激光器LD、第一環(huán)形諧振腔FRR1、第二環(huán)形諧振腔FRR2、第一光電探測器PD1、第二光電探測器PD2、第三光電探測器PD3、第四光電探測器PD4、第一加法器EA1和第二加法器EA2；所述的激光器LD通過光纖依次連接相位調(diào)制器PM和馬赫-曾德爾干涉儀MZI的輸入端；所述的馬赫-曾德爾干涉儀MZI兩輸出端分別與第一分束耦合器OC1的輸入端和第二分束耦合器OC2的輸入端連接；所述的第一分束耦合器OC1的兩輸出端分別與第一環(huán)形器Cir1和第三環(huán)形器Cir3連接；所述的第二分束耦合器OC2的兩輸出端分別與第二環(huán)形器Cir2和第四環(huán)形器Cir4連接；所述的第一環(huán)形諧振腔FRR1與第三耦合器OC3連接；所述的第二環(huán)形諧振腔FRR2與第四耦合器OC4連接；所述的第一環(huán)形器Cir1、第三耦合器OC3和第二環(huán)形器Cir2依次連接；所述的第三環(huán)形器Cir3、第四耦合器OC4和第四環(huán)形器Cir4依次連接；所述的第一光電探測器PD1、第二光電探測器PD2、第三光電探測器PD3和第四光電探測器PD4的輸入端分別與第一環(huán)形器Cir1、第二環(huán)形器Cir2、第三環(huán)形器Cir3和第四環(huán)形器Cir4連接；所述的第一加法器EA1的兩個輸入端分別與第一光電探測器PD1的輸出端和第二光電探測器PD2的輸出端連接，第一加法器EA1的輸出作為第一鎖相放大解調(diào)電路FPGA1的輸入，經(jīng)伺服回路控制反饋至激光器LD；所述的第二加法器EA2的兩個輸入端分別與第三光電探測器PD3的輸出端和第四光電探測器PD4的輸出端連接，第二加法器EA2的輸出端與第二鎖相放大解調(diào)電路FPGA2連接。

本發(fā)明還可以包括：

所述相位調(diào)制器PM為LiNbO3相位調(diào)制器。

所述的第一環(huán)形諧振腔FRR1與第二環(huán)形諧振腔FRR2的光纖環(huán)長度、光纖環(huán)直徑、耦合器分光比和耦合器損耗參數(shù)一致；所述的第一環(huán)形諧振腔FRR1與第二環(huán)形諧振腔FRR2上下平行疊放在一起。

本發(fā)明的目的還在于提供一種基于雙環(huán)腔結(jié)構(gòu)的諧振式光纖陀螺系統(tǒng)的信號檢測方法。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：