[發(fā)明專利]一種利用相位調(diào)制器半波電壓測溫的方法

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• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111879304A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐知芳;卜興華;廉正剛;皮亞斌
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢長盈通光電技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G01K7/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;孫方旭

本發(fā)明公開了一種利用相位調(diào)制器半波電壓測溫的方法，本發(fā)明基于光纖陀螺主流的數(shù)字式相位閉環(huán)的技術(shù)方案，光纖陀螺的數(shù)字邏輯算法中應(yīng)包含Sagnac相位負(fù)反饋閉環(huán)模塊和相位調(diào)制器半波電壓漂移跟蹤閉環(huán)模塊；在相位調(diào)制器半波電壓漂移跟蹤閉環(huán)模塊中采用寄存器來存儲表征相位調(diào)制器半波電壓的實(shí)時數(shù)值，由于光纖陀螺光纖環(huán)與相位調(diào)制器通常處于同一環(huán)境溫度下，可將相位調(diào)制器半波電壓的實(shí)時數(shù)值來等效或模擬光纖環(huán)所處的環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)間接測溫，基于此可開展光纖陀螺的溫度補(bǔ)償模型設(shè)計。本發(fā)明方法不需要配置溫度傳感器，不需要為測溫模塊預(yù)留裝配空間，減少了元器件數(shù)量，節(jié)省了成本，降低了裝配復(fù)雜度，解決了微型光纖陀螺沒有空間安裝溫度傳感器的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖陀螺技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用相位調(diào)制器半波電壓測溫的方法。

背景技術(shù)

光纖陀螺是一種基于Sagnac效應(yīng)的新型全固態(tài)角速度測量器件，因其具備精度高、量程大、體積小、質(zhì)量輕、成本低、壽命長、集成度高、工程化難度低等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于航空、航天、航海等軍事領(lǐng)域，是慣性技術(shù)領(lǐng)域重要的元件之一。但相對于激光陀螺、靜電陀螺而言，光纖陀螺因其核心傳感元件——光纖環(huán)更容易受到溫度、溫度變化的影響，而產(chǎn)生零偏漂移、標(biāo)度因數(shù)漂移等現(xiàn)象，是為Shupe效應(yīng)。為了盡量降低溫度、溫度變化對光纖陀螺性能的劣化影響，通常采用溫度補(bǔ)償?shù)霓k法來抵消Shupe效應(yīng)引起的漂移。目前，國內(nèi)研究學(xué)者通常采用鉑電阻式、數(shù)字溫度芯片式等各類溫度傳感器來測量光纖陀螺光纖環(huán)的實(shí)時溫度，并以此作為溫度補(bǔ)償模型的自變量。這種測溫方法原理簡單、容易實(shí)現(xiàn)，但也存在較多的局限性，首先它需要光纖陀螺在產(chǎn)品設(shè)計之初，就額外配置獨(dú)立的溫度傳感器元件，顯著增加了成本；其次溫度傳感器及其管腳引線會占用很大一部分的陀螺裝配空間，使得陀螺裝配更加復(fù)雜、合格率下降；最后對于一些體積要求非常狹小的微型光纖陀螺，基本上沒多余空間再安裝獨(dú)立的溫度傳感器，這種測溫方法幾乎無法采用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種利用相位調(diào)制器半波電壓測溫的方法，不需要配置溫度傳感器，不需要為測溫模塊預(yù)留裝配空間，減少了元器件數(shù)量，節(jié)省了成本，降低了裝配復(fù)雜度，解決了微型光纖陀螺沒有空間安裝溫度傳感器的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種利用相位調(diào)制器半波電壓測溫的方法，該方法包括以下步驟：步驟一，光纖陀螺的數(shù)字邏輯算法中包含Sagnac相位負(fù)反饋閉環(huán)(第一閉環(huán))模塊和相位調(diào)制器半波電壓漂移跟蹤閉環(huán)(第二閉環(huán))模塊；步驟二，在相位調(diào)制器半波電壓漂移跟蹤閉環(huán)模塊中采用8位以上的寄存器來存儲表征相位調(diào)制器半波電壓的實(shí)時數(shù)值；步驟三，將相位調(diào)制器半波電壓的實(shí)時數(shù)值來等效光纖環(huán)所處的環(huán)境溫度。當(dāng)開展光纖陀螺零偏、標(biāo)度因數(shù)技術(shù)指標(biāo)的溫度補(bǔ)償模型設(shè)計時，直接將相位調(diào)制器半波電壓的數(shù)據(jù)作為環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。

按上述技術(shù)方案，光纖陀螺光路包含光源、2×2耦合器、相位調(diào)制器、光纖環(huán)、光電探測器，其中，2×2耦合器輸入端1與光源連接，輸入端2與光電探測器的輸入端連接，2×2耦合器的一個輸出端與相位調(diào)制器的輸入端連接，相位調(diào)制器的兩個輸出端分別與光纖環(huán)的兩個輸出端連接。

按上述技術(shù)方案，采用干涉式數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺，其信號處理電路板包含ADC采樣電路、DAC反饋電路，其中，ADC采樣電路負(fù)責(zé)對光電探測器輸出的電壓信號進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、ADC采樣，實(shí)現(xiàn)檢測Sagnac干涉光強(qiáng)，DAC反饋電路負(fù)責(zé)給相位調(diào)制器提供相位調(diào)制電壓，實(shí)現(xiàn)光信號相位反饋閉環(huán)。

按上述技術(shù)方案，相位調(diào)制器緊靠光纖環(huán)安裝，二者處于相同的環(huán)境溫度下。

按上述技術(shù)方案，相位調(diào)制器采用Y波導(dǎo)。

按上述技術(shù)方案，所述耦合器為2×2耦合器。

本發(fā)明依據(jù)的基本原理，以Y波導(dǎo)為例，Y波導(dǎo)的半波電壓隨環(huán)境溫度近似線性變化，具體論證如下：