[發明專利]一種改善光纖陀螺標度因數線性度的系統

在審

• 申請號: 202111144994.0
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113865574A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 張曉明;婁癸陽;顏苗;左文龍;鄭志勝;劉伯晗
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發明涉及一種改善光纖陀螺標度因數線性度的系統，使用高斯譜ASE光源代替寬譜ASE光源的技術，采用光纖光柵作為高穩定性濾波器，通過高穩定性濾波器使得光源輸出穩定對稱ASE光譜，以提高光纖陀螺標度對稱性性能；通過高精度溫度控制器對泵浦進行控制，高精度溫度控制器通過PID算法實現了對高精度泵浦激光器溫度控制；使用通過大電流驅動器對泵浦進行驅動，降低光纖陀螺啟動時間，同時提高光纖陀螺標度性能。本發明能夠提高光纖陀螺升溫和降溫過程中標度因數線性度及重復性。

技術領域

本發明屬于光纖陀螺性能改善領域，尤其是一種改善光纖陀螺標度因數線性度的系統。

背景技術

光纖陀螺是一種基于Sagnac效應的光纖角速率傳感器，具有體積小、精度高、全固態、使用壽命長、動態范圍大等優點。基于光纖陀螺的慣性導航系統已被廣泛應用于航天航空、艦艇導航等領域。隨著光纖陀螺應用領域的擴展，對光纖陀螺的標度因數性能要求也越來越高，尤其是在高精度旋轉調制光纖慣導系統中對光纖陀螺標度因數線性度要求極為苛刻，光纖陀螺的標度因數線性度已經成為制約光纖陀螺在高精度領域應用的重要因素。因此簡單快速有效的提升光纖陀螺標度因數線性度成為高精度光纖陀螺工程化批量生產的關鍵。

傳統的光學陀螺標度因數改善方法依靠：一、測試陀螺在不同激勵溫度、不同轉速條件下輸出量；二、建立輸出量與激勵溫度、輸入轉速的數學模型；三、根據前述數學模型獲得補償量；四、將前述補償量通過陀螺軟(或硬)件再次寫入陀螺軟(或硬)件；五、再次對補償后的陀螺進行不同激勵溫度、不同轉速條件下標度檢驗，以評價陀螺補償效果。該補償方法存在測試時間長、補償模型和單只光纖陀螺強相關，測試人員工作量大且單調重復。隨著高精度光纖陀螺工程化批量化，大量重復的工作，尤其是補償量再次寫入時的疏忽及測試流程不熟悉使得陀螺標度測試結果不準確甚至需要重新測試。

光纖陀螺檢測的Sagnac相移φ_s和敏感到的轉速Ω的關系可表示為：

其中，為光纖陀螺ASE光源的平均波長，L為光纖環長度，D為光纖環直徑。可進一步簡化為：

φ_s＝KΩ

即為光纖陀螺標度，由此可見，光纖陀螺標度與ASE光源平均波長，光纖環長度L變化，光纖環尺寸變化直徑相關，提高ASE光源溫度性，減少光纖環尺寸與長度變化，可顯著提升光纖陀螺標度因數性能。

光纖光源平均波長的變化可表示為：

式中，T為摻鉺光纖的溫度，P_p為抽運動率，λ_p抽運動波長，SOP_p抽運動偏振態和返回的光功率F。從公式可以看出，光纖光源的平均波長對溫度和泵浦抽運動功率敏感。合理控制泵浦的抽運動功率并對泵浦電流進行溫度控制補償，可以提高光纖光源的平均波長穩定性。上述計算方法僅在理論上能夠實現，但是如何應用到陀螺上卻成為了一個巨大的難題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種改善光纖陀螺標度因數線性度的系統，能夠提高標度因數線性度、標度因數重復性以及標度因數穩定性。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種改善光纖陀螺標度因數線性度的系統，包括鉺釬、WDM設備、泵浦、隔離器、分光器、探測器和高穩定性濾波器，所述鉺釬、WDM設備、隔離器、分光器和高穩定性濾波器串行連接，WDM設備還連接泵浦，分光器連接探測器；泵浦通過高精度溫度控制器進行控制，同時泵浦通過大電流驅動器進行驅動。