[发明专利]采用单环两路双向谐振光载微波检测角速度的方法

摘要

本发明公开了一种采用单环两路双向谐振光载微波检测角速度的方法，它在单环两路双向谐振光载微波陀螺上实现，单环两路双向谐振光载微波陀螺包含两个共享同一光纤环的两路双向谐振光载微波角速度测量装置，构成四个光载微波振环路，两路角速度测量装置交替工作。本发明为了解决单路双向谐振光载微波角速度测量装置在锁频切换过程中出现测量不连续的难题，采用两路角速度测量装置交替工作的方式保证测量的连续性。本发明保证了角速度测量的连续性并提高了测量精度。

主权项

1.一种采用单环两路双向谐振光载微波检测角速度的方法，其特征在于，该方法能够实现单环两路双向谐振光载微波陀螺的角速度连续测量，所述单环两路双向谐振光载微波陀螺包括：光纤环形腔（6）、第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）、第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）、第一光路光纤（31）、第二光路光纤（32）、第三耦合器（26）、第四耦合器（28）、第一绿光滤光片（27）、第二绿光滤光片（29）、第一红光滤光片（33）、第二红光滤光片（30）；其中第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）与第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）为两套独立的装置，其内部结构基本相同，均由由激光器（1）、光分束器（2）、第一电光调制器（3）、第一光耦合器（4）、频率调节器（5）、第二光耦合器（7）、第一光电探测器（8）、第一电滤波器（9）、第一微波功分器（10）、第一电放大器（11）、第二电光调制器（12）、第二光电探测器（13）、第二电滤波器（14）、第二微波功分器（15）、第二电放大器（16）、差频检测电路（17）、分频器（18）、标准时间源（19）、鉴相器（20）、低通滤波器（21）、第一2×2光开关（22）、第二2×2光开关（23）组成，唯一的区别在于第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）的激光器（1）产生红光，第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）的激光器（1）产生绿光；第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）顺时针光环路锁频具体为：激光器（1）输出的红光经过光分束器（2），分为两束，一束沿顺时针方向送入第二电光调制器（12），经过调制后形成光载微波依次进入第一2×2光开关（22）、第一光耦合器（4）、频率调节器（5），然后进入第一光路光纤（31），接着依次进入第二红光滤光片（30）、第四耦合器（28）、光纤环形腔（6）、第三耦合器（26）、第一红光滤光片（33）后再进入第一光路光纤（31），从第一光路光纤（31）出射的光载微波再经过第二光耦合器（7）进入第二2×2光开关（23），然后进入第二光电探测器（13）将光信号转换成电信号，之后送入第二电滤波器（14），滤波后的微波电信号送入第二微波功分器（15），第二微波功分器（15）有三路输出，第一路输出经过第二电放大器（16）连接到第二电光调制器（12），形成一个顺时针正反馈振荡回路，第二路输出作为RF输出#2送入差频检测电路（17），第三路输出经过分频器（18）分频后同标准时间源（19）一同送入鉴相器（20），鉴相输出经过低通滤波器（21）后连接到频率调节器（5），用于调节谐振频率，从而锁定第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）顺时针正反馈振荡回路的谐振频率；光分束器（2）分出的另一束光沿逆时针方向进入第一电光调制器（3），经过调制后形成光载微波依次进入第一2×2光开关（22）、第二光耦合器（7）后进入第一光路光纤（31），接着依次进入第一红光滤光片（33）、第三耦合器（26）、光纤环形腔（6）、第四耦合器（28）、第二红光滤光片（30）后再进入第一光路光纤（31），从第一光路光纤（31）出射的光载微波再经过频率调节器（5）、第一光耦合器（4）进入第二2×2光开关（23），然后进入第一光电探测器（8）将光信号转换成电信号，之后送入第一电滤波器（9），滤波后的微波电信号送入第一微波功分器（10），第一微波功分器（10）有两路输出，第一路输出经过电放大器（11）连接到第一电光调制器（3），形成一个逆时针正反馈振荡回路，第二路输出作为RF输出#1送入差频检测电路（17）；第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）逆时针光环路锁频具体为：激光器（1）输出的红光经过光分束器（2），分为两束，一束沿顺时针方向送入第一电光调制器（3），经过调制后形成光载微波依次进入第一2×2光开关（22）、第一光耦合器（4）、频率调节器（5），然后进入第一光路光纤（31），接着依次进入第二红光滤光片（30）、第四耦合器（28）、光纤环形腔（6）、第三耦合器（26）、第一红光滤光片（33）后再进入第一光路光纤（31），从第一光路光纤（31）出射的光载微波再经过第二光耦合器（7）进入第二2×2光开关（23），然后进入第一光电探测器（8）将光信号转换成电信号，之后送入第一电滤波器（9），滤波后的微波电信号送入第一微波功分器（10），第一微波功分器（10）有两路输出，第一路输出经过电放大器（11）连接到第一电光调制器（3），形成一个顺时针正反馈振荡回路，第二路输出作为RF输出#1送入差频检测电路（17）；光分束器（2）分出的另一束光沿逆时针方向进入第二电光调制器（12），经过调制后形成光载微波依次进入第一2×2光开关（22）、第二光耦合器（7）后进入第一光路光纤（31），接着依次进入第一红光滤光片（33）、第三耦合器（26）、光纤环形腔（6）、第四耦合器（28）、第二红光滤光片（30）后再进入第一光路光纤（31），从第一光路光纤（31）出射的光载微波再经过频率调节器（5）、第一光耦合器（4）进入第二2×2光开关（23），然后进入第二光电探测器（13）将光信号转换成电信号，之后送入第二电滤波器（14），滤波后的微波电信号送入第二微波功分器（15），第二微波功分器（15）有三路输出，第一路输出经过第二电放大器（16）连接到第二电光调制器（12），形成一个逆时针正反馈振荡回路，第二路输出作为RF输出#2送入差频检测电路（17），第三路输出经过分频器（18）分频后同标准时间源（19）一同送入鉴相器（20），鉴相输出经过低通滤波器（21）后连接到频率调节器（5），用于调节谐振频率，从而锁定第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）逆时针正反馈振荡回路的谐振频率；第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）顺时针光环路锁频与第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）顺时针光环路锁频基本相同，区别在于：激光器（1）输出的光为绿光，对应的第一光路光纤（31）换成第二光路光纤（32），对应的第一红光滤光片（33）换成第一绿光滤光片（27），对应的第二红光滤光片（30）换成第二绿光滤光片（29），谐振频率锁定的环路为第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）顺时针正反馈振荡回路；第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）逆时针光环路锁频与第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）逆时针光环路锁频基本相同，区别在于：激光器（1）输出的光为绿光，对应的第一光路光纤（31）换成第二光路光纤（32），对应的第一红光滤光片（33）换成第一绿光滤光片（27），对应的第二红光滤光片（30）换成第二绿光滤光片（29），谐振频率锁定的环路为第二双向谐振光载微波角速度检测装置（24）逆时针正反馈振荡回路；该方法包括以下步骤：步骤1：第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）逆时针光环路锁频向第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）顺时针光环路锁频转换，第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）顺时针光环路锁频；步骤2：第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）的差频检测电路检测出其顺时针正反馈振荡回路的谐振微波输出RF#2与逆时针正反馈振荡回路的谐振微波输出RF#1的频率差，记为；步骤3：第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）顺时针光环路锁频向第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）逆时针光环路锁频转换，第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）顺时针光环路锁频；步骤4：第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）的差频检测电路检测出其顺时针正反馈振荡回路的谐振微波输出RF#2与逆时针正反馈振荡回路的谐振微波输出RF#1的频率差，记为；步骤5：第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）顺时针光环路锁频向第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）逆时针光环路锁频转换，第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）逆时针光环路锁频；步骤6：第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）的差频检测电路检测出其顺时针正反馈振荡回路的谐振微波输出RF#1与逆时针正反馈振荡回路的谐振微波输出RF#2的频率差，记为；步骤7：根据步骤2获得的频率差和步骤6获得的频率差获得第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）测量角速度：其中，为第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）顺时针光环路锁频测量的角速度，为第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）逆时针光环路锁频测量的角速度，为光纤环形腔（6）的半径，为红光速，为红光回路长度，为第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）的p次谐波；步骤8：第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）逆时针光环路锁频向第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）顺时针光环路锁频转换；第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）逆时针光环路锁频；步骤9：第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）的差频检测电路检测出其顺时针正反馈振荡回路的谐振微波输出RF#1与逆时针正反馈振荡回路的谐振微波输出RF#2的频率差，记为；步骤10：根据步骤4获得的频率差和步骤9获得的频率差获得第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）测量角速度：其中，为第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）顺时针光环路锁频测量的角速度，为第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）逆时针光环路锁频测量的角速度，为光纤环形腔（6）的半径，为绿光光速，为绿光回路长度，为第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）p次谐波；步骤11：根据步骤7获得的第一双向谐振光载微波角速度检测装置（24）测量角速度和步骤10获得的第二双向谐振光载微波角速度检测装置（25）测量角速度获得单环两路双向谐振光载微波陀螺的测量角速度：。