[发明专利]一种角速度测量方法、测量系统及载体

说明书

本发明涉及一种角速度测量方法、测量系统及载体，角速度测量方法包括将第一测量光梳信号与第二测量光梳信号进行脉冲分离；合光光梳信号与第二光频梳信号进行多外差干涉并输出干涉信号，角速度测量系统包括第一光频梳发射器、第二光频梳发射器、第一分光器、测量光路及第四分光器，基于所述第一分光器延伸出一环形光路，第一分离光路与第二分离光路的光程不同，第四分光器接收第二光频梳信号及所述合光光梳信号并输出干涉信号，载体应用上述的角速度测量系统。通过采集该干涉信号并进行分析计算即可得到待测物的角速度，并且能够消除角速度的测量死区，增大角速度的测量范围，具有较高的测量精度及测量速度，实时性好，操作简便，实用性高。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种角速度测量方法、 测量系统及载体。

背景技术

Sagnac干涉仪为一种可旋转的环形干涉仪，其将同一光源 发出的一束光分解为两束，该两束光在同一环路内沿相反方向 循行一周后会合，当环路平面绕垂直于闭合光路的轴转动时， 环路内相向传播的两列光波之间因光波的惯性运动产生光程 差，实现两束光波的干涉，而两束光波的相关参数与旋转角度 之间存在一定关系，通过调整光波的相关参数即可得到旋转相 对角速度。

采用双光频梳干涉光路可克服上述Sagnac干涉仪只能测 量相对角速度的弊端，但当物体的旋转速度较低时，环路平面 的旋转角度小，两束光波所产生的干涉条纹变化小甚至重合， 探测器探测不到光波信号，存在测量死区。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种角速度测量方法、测量系统 及载体，以克服现有的角速度测量装置不能消除测量死区的缺 陷。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种角速度测量方法，包括以下步骤：

发射第一光频梳信号和第二光频梳信号，所述第一光频梳 信号与第二光频梳信号具有重复频率差及重叠的光谱范围；

将所述第一光频梳信号分为传输方向相反的第一测量光 梳信号和第二测量光梳信号；

将所述第一测量光梳信号与第二测量光梳信号的进行脉 冲分离；

所述第一测量光梳信号与所述第二测量光梳信号相向传 输并进行合光，形成合光光梳信号；

所述合光光梳信号与所述第二光频梳信号进行多外差干 涉并输出干涉信号；

获取所述干涉信号并计算得出角速度值。

在一种优选的实施方式中，将所述第一测量光梳信号与第 二测量光梳信号分别经过光程不同的分离光路以实现所述第 一测量光梳信号与第二测量光梳的脉冲分离。

在一种优选的实施方式中，所述角速度值的计算方法包 括：

截取一个干涉周期内的两个干涉信号，得出两个次干涉信 号中心对应的时间差Δτ；

计算一个干涉周期内的角速度值Ω，所述角速度Ω通过以下公 式得出：

上式中，n为光纤缠绕圈数，c为光速，A为测量光路围成 的面积，Δfr为第一光频梳信号与第二光频梳信号之间的重复频 率差，f_s为第一光频梳信号的重复频率，Δτ为利用傅里叶变换 和最小二乘法拟合求出的一个干涉周期内两个干涉信号中心 对应的差。

在一种优选的实施方式中，所述时间差Δτ的计算方法包括：

获取所截取的一个干涉周期内的两个干涉信号两段时间 区间内所对应的时间差t₀；

对截取出的两段干涉信号进行快速傅里叶变换，分别求出 相频谱之后进行相减，并利用最小二乘法拟合出斜率k；