[发明专利]使用单轴光纤陀螺的轨检仪

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于轨道检测的轨检仪。

背景技术

随着飞航导弹、宇航航天、火箭卫星、潜艇舰船以及高速列车等军民产品的广泛应用，对惯性敏感器件的需求越来越广泛。目前国内使用的轨检仪都采用俄罗斯的开环光纤陀螺，但是这种开环光纤陀螺体积和重量都很大，在使用时都会带来不便。因此，需要一种集成化、小型化的轨检仪。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成化以及小型化的轨检仪，至少能够解决上述技术问题。

根据本发明，提供了一种轨检仪，包括闭环光纤陀螺，闭环光纤陀螺包括：滤波器，用于利用FIR滤波算法对闭环光纤陀螺检测到的数据进行处理。

其中，单轴光纤陀螺的敏感轴垂直于安装面。

其中，单轴光纤陀螺的工作点为±π/2。

本发明通过在单轴光纤陀螺的输出端采用FIR(有限冲击响应滤波器)滤波器进行处理，使得轨检仪的测量数据平滑、可靠、准确性高。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的轨检仪的闭环单轴光纤陀螺的框图；

图2是根据本发明一个实施例的轨检仪的电路系统的框图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细说明本发明的实施例。

参照图1，根据本发明一个实施例轨检仪包括闭环单轴光纤陀螺，闭环光纤陀螺包括：滤波器，用于利用FIR滤波算法对闭环光纤陀螺检测到的数据进行处理。

其中，单轴光纤陀螺的敏感轴垂直于安装面。

其中，单轴光纤陀螺的工作点为±π/2。

在本实施例中，单轴光纤陀螺采用全数字闭环方案设计。单轴光纤陀螺的敏感轴方向垂直安装面，其中光路设计采用光源一拖一的设计方案：即，从SLD光源发出的光，经2×2保偏光纤耦合器分成两束功率大致相等的光。具体地，SLD光源发出的光经过单轴光纤陀螺中的2×2保偏光纤耦合器和Y波导后分成两束光，这两束光分别从光纤环两端耦合入光纤环，沿相反方向绕光纤环运行后出射，并产生干涉。当光纤环处于静止时，两束光的光程差为零；当光纤环以角速率ω旋转时，则产生Sagnac效应，这时两束光的光程差不为零。通过检测干涉光条纹，光电探测器将探测到的光信号转换成电信号。电信号经过处理后直接输出作为单轴光纤陀螺输出信号，同时，该电信号经过每个渡越时间的累加后，被用来线性驱动集成光学器件以完成闭环反馈，使陀螺的工作点位于±π/2处，以达到最佳工作点。单轴光纤陀螺还包括一个电路系统，该电路系统主要包括电源处理电路、第一级前置放大电路、第二级前置放大电路、闭环反馈电路、以及SLD温控电路，恒流源驱动电路等，如图2所示。

下面详细阐述电路系统的操作。

由于单轴光纤陀螺的精度为0.1°/h，因此，要求光路的波长稳定性要在1PPM水平上，这就需要对光源提供稳定的电流驱动，在该实施例中采用恒流源驱动电路来提供稳定的电流。温控电路对光源管芯内部的温度进行采样，并根据不同的采样值分别利用制冷、制热电流来稳定光源的工作温度，来提高光源的波长稳定性。

在光干涉信号的PIN信号(光电探测器信号)经过第一前置放大电路和第二前置放大电路的两级放大后，干涉信号被放大到A/D芯片能够识别的范围内。调制信号的正、负周期采样值作为陀螺的有效输出。

在该电路系统中，利用单片机与FPGA进行通讯，来传输调试参数。

并行DA和SDA负责将调试参数形成反馈阶梯波，形成闭环反馈，使陀螺能够有效工作在最佳工作点。

轨检仪下位机系统MCU选用C8051F021这款具有双串口的单片机，主频最高25MHz，完全可以满足对接系统程序开销。本系统采用的是全数字量方案，对于单轴陀螺的精度提高很有帮助；采用的是双串口全双工多机通讯方式，系统MCU可以完成关于陀螺数据的多种解算，可以满足轨检仪系统对于陀螺输出的各种要求(标定、测量角度、角度积分等)。而多机通讯方式的采用可以充分的利用上位机的程序开销，完成对轨道的高低、倾斜两个方向的角度测算。