[发明专利]一种双轴复用光纤陀螺及其信号调制解调方法

权利要求书

1.一种双轴复用光纤陀螺，包括光源(1)、光电探测器(2)、第一光纤耦合器(3)、相位调制器(4)以及信号处理模块(5)，光源(1)的尾纤和光电探测器(2)分别接第一光纤耦合器(3)同一侧的光纤，第一光纤耦合器(3)另一侧一根尾纤接相位调制器(4)的入纤，第一光纤耦合器(3)另一侧的另一根处于自由状态；其特征在于：还包含第二光纤耦合器(6)和第三光纤耦合器(7)、第一光纤环(8)和第二光纤环(9)；其中第二光纤耦合器(6)和第三光纤耦合器(7)各自的一个入纤分别接相位调制器(4)的一个出纤，第二光纤耦合器(6)的两个出纤分别与第一光纤环(8)和第二光纤环(9)的一个入纤连接；第三光纤耦合器(7)的两个出纤分别与第一光纤环(8)和第二光纤环(9)的另一个入纤连接；所述第一光纤环(8)和第二光纤环(9)的光纤长度比值为1∶3，渡越时间比值为1∶3，第一光纤环(8)和第二光纤环(9)的敏感轴相互垂直。

2.根据权利要求1所述的一种双轴复用光纤陀螺，其特征在于：所述第一光纤耦合器(3)、第一光纤环(8)和第二光纤环(9)的分束比大小不影响系统正常工作，在分束比为1∶1时光学系统性能最佳。

3.用于权利要求1所述的一种双轴复用光纤陀螺的信号调制解调方法，信号处理模块为相位调制器提供相位调制信号，对光电探测器输出的电信号进行采样，并根据采样得到的信号数值，根据解调方法进行解调从而获得两个轴向的角速度信号；

所述相位调制信号为由占空比为50％的零均值方波调制信号时延差分而成，方波调制信号的周期等于第一光纤环和第二光纤环的渡越时间之和，方波调制信号的峰峰值不等于所采用相位调制器半波电压的整数倍；其特征在于：

所述的采样方法如下：将方波调制信号的一个周期，从高电平开始等分为四个部分，分别为A、B、C和D，在每一步的中间进行采样，也即在方波调制信号上升沿开始后的1/8，3/8，5/8，7/8周期处采样，得到四个采样步各自的采样结果分别记为VA、VB、VC和VD；

所述解调方法是按照以下两式计算对应于第一光纤环和第二光纤环各自对应的角速度Rx和Ry：

Rx＝KSFx×asin[(VC-VA)/2I₁]

Ry＝KSFy×asin[(VD-VB)/2I₂]

式中KSFx和KSFy分别对应于第一光纤环和第二光纤环的标度因数，为赛格奈克相移和角速度之间的比例常数，预先通过转台标定可得，I₁和I₂为在第一光纤环和第二光纤环所对应的赛格耐克干涉仪在无转动情况下输出到光电探测器中的信号大小，其数值在光纤陀螺制作过程中得到，或者在光纤陀螺制作完成后预先测量得到，asin表示反正弦函数。