[發明專利]一種光纖陀螺溫度補償系統

在審

• 申請號: 202111290112.1
• 申請日: 2021-11-02
• 公開（公告）號: CN113720321A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 張琛;杜石鵬;凌衛偉;段威;李鋒
• 申請（專利權）人: 華中光電技術研究所（中國船舶重工集團公司第七一七研究所）
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 范三霞

1.一種光纖陀螺溫度補償系統，其特征在于，包括光纖光路部分和信號處理部分，所述光纖光路部分包括寬譜光源、光纖干涉儀和探測器，所述信號處理部分包括干涉信號采樣模塊、第一解調模塊、第一積分模塊、調制模塊、第二解調模塊、第二積分模塊和誤差補償模塊；

所述探測器，用于實時探測所述光纖干涉儀輸出的光波信號，并將光波信號轉換為電信號；

所述干涉信號采樣模塊，用于對所述電信號進行采樣，得到每一狀態多個點或一個點的電信號；

所述第一解調模塊，用于根據采樣的電信號，通過三角函數運算關系，計算得出與溫度變化相關的Y波導器件的電光轉換系數變化值；

第一積分模塊，用于對Y波導器件的電光轉換系數變化值進行積分疊加，得到轉換系數值；

第二解調模塊，用于對采樣的電信號進行解調運算，計算出光纖陀螺的轉速信息變化值；

第二積分模塊，用于對光纖陀螺的轉速信息變化值進行積分疊加，得到未補償轉速信息；

所述調制模塊，用于根據所述轉換系數值和所述未補償轉速信息，生成調制波形和反饋波形，并輸出給所述光纖干涉儀；

所述誤差轉換模塊，用于以未補償轉速信息和Y波導器件的電光轉換系數變化值為輸入量，對光纖陀螺的標度因數誤差和零位偏差進行實時擬合推算，對光纖陀螺的轉速信息進行補償輸出。

2.根據權利要求1所述的光纖陀螺溫度補償系統，其特征在于，所述光纖干涉儀包括光纖耦合器、Y波導器件和光纖環，所述寬譜光源、光纖耦合器、Y波導器件和光纖環在光路上順次連接，所述探測器，用于探測由所述Y波導器件返回到所述光纖耦合器的光波信號，并將所述光波信號轉換為電信號。

3.根據權利要求1所述的光纖陀螺溫度補償系統，其特征在于，所述干涉信號采樣模塊對所述電信號進行采樣時，避開梳狀脈沖位置，每一個狀態間的采樣點個數相等。

4.根據權利要求2所述的光纖陀螺溫度補償系統，其特征在于，所述探測器探測的所述光纖干涉儀輸出的光波信號轉換后的電信號為：

式中，為慣性空間轉速引起的Sagnac相移，為通過階梯波實現的反饋相移，為調制波形產生的相移；

其中，調制波形通過Y波導器件調制電極按照時間順序周期性作用于光纖干涉儀中順逆時針的兩束相干光波，產生的相位差分別為：、、0、，每個相位偏置的作用時間均為，即光纖干涉儀的半個渡越時間；

相位偏置的引入，使得光纖干涉儀的順、逆時針兩束光波之間產生了4個偏置相位差，即:

所以，的分別為：。

5.根據權利要求4所述的光纖陀螺溫度補償系統，其特征在于，在四態偏置調制的第一個時間內，光波的干涉輸出可描述為：

第二個時間內，光波干涉輸出可描述為：

根據式(3)和式(4)，在四態調制的第一個時間內，光波干涉輸出可描述為：

同樣，在四態調制的第二個時間內，光波干涉輸出可描述為：

。

6.根據權利要求5所述的光纖陀螺溫度補償系統，其特征在于，當Y波導器件的電光轉換系數存在誤差，使調制波形引起的相位差變為標準值的倍時，那么兩束光波的干涉信號強度為：

當閉環控制達到平衡時，即，式(6)可表述為：

。

7.根據權利要求6所述的光纖陀螺溫度補償系統，其特征在于，所述Y波導器件的電光轉換系數變化值為前后兩個時間內干涉信號的差值：

。