[發明專利]一種光纖陀螺敏感環對稱性與內部缺陷的測試方法

有效

• 申請號: 202110572584.X
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113405564B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 喻張俊;郭志勇;劉璐;楊軍;徐鵬柏;溫坤華;王云才;秦玉文
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C19/72
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明屬于光纖陀螺敏感環的性能測試領域，具體涉及一種基于分布式偏振串音的光纖敏感環對稱性與內部缺陷的測試方法。其特征是將測量的隨光纖長度分布的光纖敏感環空域偏振串音進行分段，加窗、補零后分別做傅里葉變換，得到每段隨空間頻率分布的頻域偏振串音，提取其中的頻域換匝區域偏振串音，構成空頻域換匝區域偏振串音，使用閾值法對其進行截取得到光纖敏感環的空頻域換匝特征，并計算其脊線，再對脊線擬合得到光纖敏感環的中點位置，使用閾值法對空頻域換匝特征進行截取得到光纖敏感環應力集中處的特征參數。該方法可獲得光纖敏感環的繞制對稱性能及應力集中等內部缺陷分布的識別，可廣泛用于光纖敏感環性能評價和繞制工藝的評估。

技術領域

本發明涉及光纖敏感環的性能測試領域，更具體地，涉及一種光纖陀螺敏感環對稱性與內部缺陷的測試方法。

背景技術

光學相干域偏振測量技術(OCDP)是基于白光干涉原理的用于測量保偏器件的分布偏振串音的一種技術方案。OCDP一般采用寬譜光源，如超輻射發光二極管(SLD)，而且為了避免干涉峰具有本征旁瓣，一般采用高斯型光譜的寬譜光源；由寬譜光源輸出的寬譜光經過起偏器后被注入待測器件，根據待測器件的不同選擇不同的起偏器對軸角度，對于光纖環的檢測，一般使用0°起偏器將寬譜光由慢軸注入，待測器件的快慢軸輸出的光將被一個45°檢偏器耦合至其單模輸出尾纖，然后通過一個2x2耦合器進入一個馬赫曾德爾干涉儀(Mach-Zehnder Interferometer，簡稱MZI)或邁克爾遜干涉儀(MichelsonInterferometer，簡稱MI)；最后干涉儀輸出的信號通過一個差分探測電路進行探測。(中國專利申請號：CN103900680A)。

光纖陀螺(Fiber Optic Gyro，FOG)基于Sagnac效應原理，即當環形干涉儀旋轉時，將產生一個正比于旋轉速率的相位差。因此，當一束光進入光纖環的閉合光路中時，會被分成兩束光在同一光路中沿閉合光路相向傳播。倘若此時光路不發生旋轉，那么兩束光會同時回到光的初始注入點，在這種情況下，光路的特性稱之為具有互易性(即光從兩個方向入射時的效果的相同的)。倘若光路發生轉動，則與旋轉方向同向傳播的光會比反向傳播的光所經歷的路程要長(此時的光路稱之為具有非互易性)，從而產生了與轉動角速度成正比的光程差。

光纖敏感環是光纖陀螺中的核心部件之一。光纖敏感陀螺環一般由一個環狀的支撐骨架、外部纏繞的光纖和固化用的涂膠三部分組成，其中，光纖環的支撐骨架、光纖環的尺寸參數、光纖參數、固膠參數、繞環方法等都對光纖環的性能測試產生一定的影響，而光纖敏感環的纏繞質量的好壞又將決定光纖陀螺的測量精度。傳統的光纖環檢測方法是憑借消光比或者光時域反射技術來對保偏光纖環的性能進行評估，不能完全和精確地反映光纖環的繞環質量，因而也無法對提高光纖環質量提出準確的工藝改造數據，具有局限性。(中國專利申請號：CN200910243964.8)。

在光纖敏感環的繞制方法中，普遍采用的是四極對稱的方法纏繞光纖環，該方法極大地抑制了環中因為溫度引起的非互易相位誤差，但是無法完全消除空間溫度梯度引發的shupe效應誤差。為了進一步抑制溫度效應，交叉式四極對稱法被提出來(美國專利：5465150)，環圈整體被劃分為若干個滿足四極對稱要求的纏繞子區，相鄰子區之間中點左右兩側光纖的纏繞順序相反，以此來克服環內的空間溫度梯度影響，然而，由于纏繞水平限制，該繞法仍然無法有效地抑制溫度shupe效應誤差。

2018年，陳文新等人公開了一種基于光纖陀螺的八極對稱繞環裝置(中國專利申請號：CN201821762556.4)，解決了目前常用的四極對稱繞環機在光纖出現張力導致控制系統故障時不能有效調節繞線張力的問題，在張力過大時對光纖進行保護，防止光纖出現斷裂的情況，避免了光纖浪費，降低了生產成本。