[发明专利]一种光路复用的多轴开环光纤陀螺仪

说明书

本发明公开了一种光路复用的多轴开环光纤陀螺仪，包括相连的光源组件（1）、多功能Y波导组件（2）以及多个光纤环组件（4）、多功能Y波导组件（2）和光纤环组件（4）之间还设有信号处理电路组件（3）；所述光纤环组件（4）包含依次相连的第一环行器（401）、光纤环（402）、第二环行器（403）、2*1光纤耦合器（404）和光电探测器（405），第一环行器（401）的a端作为光纤环组件（4）的顺时针光波输入端，第二环行器（403）的a端作为光纤环组件（4）的逆时针光波输入端。本发明不仅可以复用光源组件和Y波导组件并使其具有良好实用性，还可以降低多轴光纤陀螺仪的成本和体积。

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺仪，特别是一种光路复用的多轴开环光纤陀螺仪。

背景技术

光纤陀螺仪可以分为闭环光纤陀螺仪和开环光纤陀螺仪两种方案。闭环光纤陀螺仪采用阶梯波反馈技术，该技术中的阶梯波反馈信号可以补偿载体旋转角速度产生的Sagnac相移信号，从而使旋转角速度误差信号始终处于零位状态，进而提升光纤陀螺仪大动态范围的标度因数性能。然而，阶梯波反馈技术中变化的阶梯波反馈电信号会与调制电信号产生交叉串扰，导致在陀螺仪零速输出附近存在一个“死区”。该“死区”效应范围内光纤陀螺仪的输出信号不随载体输入旋转角速度信号变化而变化。通过优化阶梯波调制技术和电路串扰抑制技术可以大大降低死区范围，然而对于一些高精度应用场景，死区抑制技术仍是制约高精度光纤陀螺仪性能的关键因素之一。在对光纤陀螺仪的精度要求高而对动态范围要求不高的应用领域，如高精度稳定平台、旋转地震仪等应用领域，开环高精度光纤陀螺仪由于没有死区效应而具有较大的应用优势。

光纤陀螺仪的光路主要由光源、Y波导、耦合器、光纤环和光电探测器组成，其中光源和Y波导是光纤陀螺仪成本的重要组成部件。通过光路复用技术，可以降低多轴光纤陀螺仪的成本、减小体积，具有重要的意义。多轴光纤陀螺仪采用共用一只光源的光路复用技术是当前的主流方案。该方案由于仅复用了光源组件，而成本较高的Y波导组件未能实现复用，导致成本降低程度有限。采用时分复用技术在复用光源组件的同时，也有潜力实现Y波导组件的复用；然而时分复用技术导致分配到单个光纤陀螺仪的信号采集时间大大缩短，从而带来较大的精度损失，不适合高精度光纤陀螺仪。在采用时分技术的闭环光纤陀螺仪中，还要面临着多轴信号重复锁定过程带来的误差信号，限制了时分复用技术的应用。一种采用光开关串联多个光纤环的形式可以实现复用光源组件和Y波导组件的目的，然而串联多个光纤环的方式严重破坏了单轴光纤环组件光路的对称性，引起较大的Shupe误差，导致该方案的实用性大大降低。因此，现有的光纤陀螺仪光路复用技术均存在着不同的缺点，应用效果均不佳，急需开发一款可以同时复用光源组件和Y波导组件，且具有良好实用性的光纤陀螺仪。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种光路复用的多轴开环光纤陀螺仪。本发明不仅可以复用光源组件和Y波导组件并使其具有良好实用性，还可以降低多轴光纤陀螺仪的成本和体积，具有显著的效果和意义。

本发明的技术方案：一种光路复用的多轴开环光纤陀螺仪，包括相连的光源组件、多功能Y波导组件以及多个光纤环组件，多功能Y波导组件和光纤环组件之间还设有信号处理电路组件；所述光纤环组件包含依次相连的第一环行器、光纤环、第二环行器、2*1光纤耦合器和光电探测器，第一环行器的a端作为光纤环组件的顺时针光波输入端，第二环行器的a端作为光纤环组件的逆时针光波输入端。

前述的一种光路复用的多轴开环光纤陀螺仪中，所述的多功能Y波导组件包括Y波导调制器，Y波导调制器连接有两个1*3光纤耦合器；Y波导调制器还设有调制信号输入端和光源输入端。

前述的一种光路复用的多轴开环光纤陀螺仪中，所述信号处理电路组件上设有AD采样电路、调制信号输出端和陀螺仪信号输出端。