[发明专利]一种具有双干涉仪系统的数字闭环光纤陀螺仪

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种具有双干涉仪系统的数字闭环光纤陀螺仪。

背景技术

光纤陀螺是惯性技术与光电子技术、现代制造技术相结合的一种新型固态惯性仪表，是目前唯一能覆盖高、中、低精度的静音陀螺。光纤陀螺是新一代角速率、角位移传感器，用于卫星、飞机、导弹、舰船、车辆、测量勘探、机器人等领域的导航和姿态控制，是继机电陀螺和激光陀螺之后的第三代陀螺。具有结构简单、成本低、启动快(可实现零启动)、可靠性高、抗冲击振动能力强、寿命长等特点。

经过30余年的发展，目前从发展趋势上看，光纤陀螺(FOG)将取代其他陀螺成为主流。但是，光纤陀螺的主要敏感元件是由光纤绕制的光纤环。由于光纤本身可以敏感多种物理量，造成光纤陀螺的各种非互易误差，因此若想提高光纤陀螺精度，必须对各种干扰加以抑制，而提高光纤陀螺精度的有效手段之一是增加光纤环，而增加光纤环长度同样导致误差的增加。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种具有双干涉仪系统的数字闭环光纤陀螺仪，用以解决现有光纤陀螺精度不够或者误差比较大的的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种具有双干涉仪系统的数字闭环光纤陀螺仪，包括：光产生模块、光处理模块以及差分解算模块，其中，

光产生模块，包括光源和光源驱动，光源由光源驱动产生的恒流源驱动后发出的光通过分第三束器后，形成两束入射光，分别进入第一角速度敏感模块和第二角速度敏感模块；

光处理单元，包括：第三分束器、第一角速度敏感单元以及第二角速度敏感单元，其中，第三分束器用于将光源发出的光分成两路入射光分别进入第一角速度敏感单元以及第二角速度敏感单元，第一角速度敏感单元以及第二角速度敏感单元分别通过偏振分束/合束处理使得该光纤环中形成两个不同的偏振态，并通过偏振分束/合束处理使两个偏振态分离并输出电流信号；

解算单元，用于对上述两个偏振态输出的电流信号进行差分解算，得到最终的结果。

进一步地，所述第一角度敏感单元包括：第一分束器或环形器、第一集成光学调制器、第一偏振分束/合束器、第一光电探测器、第一前放电路、第一AD采样电路、第一DA反馈电路；所述第二角速度敏感单元包括：第二分束器或环形器、第二集成光学调制器、第二偏振分束/合束器、第二光电探测器、第二前放电路、第二AD采样电路、第二DA反馈电路；

两路入射光的一路通过第一分束器后由相位调制器进行调制并分为两束线偏光，其中一束线偏光通过第一偏振分束/合束器的A端后以原有的偏振态进入光纤环，并以顺时针方向传输并敏感速率信息，然后通过第二偏振分束/合束器，在第二偏振分束/合束器的A’端口以原有的偏振态输出，然后携带敏感的速率信息返回第一调制器，而另一束光通过第二偏振分束/合束器的A’端后以原有的偏振态进入光纤环，以逆时针方向传输并敏感速率信息，然后通过第一偏振分束/合束器，在第一偏振分束/合束器的A端口以原有的偏振态输出，然后携带敏感的速率信息返回第一调制器，并由第一调制器补偿敏感到的相位信息，在第一相位调制器处发生干涉，经第一耦合器返回第一光电探测器，第一光电探测器将干涉形成的光强信号转换为电流信号输出，由第一前放调理后，经过第一AD转化为数字信号输入逻辑电路处理后，由第一DA反馈第一调制器补偿敏感到的相位信息；

两路入射光的另一路通过第二分束器后由相位调制器进行调制并分为两束线偏光，其中一束通过第一偏振分束/合束器的B端后原有的偏振态旋转90°，然后进入光纤环，并以顺时针方向传输并敏感相位信息，然后通过第二偏振分束/合束器，在第二偏振分束/合束器的B’端口，偏振光旋转90°以原有的偏振态输出，然后携带敏感的速率信息返回第二调制器，而另一束光通过第二偏振分束/合束器的B’端后原有的偏振态旋转90°进入光纤环，以逆时针方向传输并敏感速率信息，然后通过第一偏振分束/合束器，在第一偏振分束/合束器的B端口，偏振光旋转90°以原有的偏振态输出，然后携带敏感的速率信息返回第二调制器，在第二相位调制器处发生干涉，经第二耦合器返回第二光电探测器，第二光电探测器将干涉形成的光强信号转换为电流信号输出，由第二前放调理后，经过第二AD转化为数字信号输入逻辑电路处理后，由第二DA反馈第二调制器补偿敏感到的相位信息。

第一加速度敏感单元的输出为：

第二角速度敏感单元的输出为：