一种多光纤环串联的单轴光纤陀螺仪及多光纤环串联方法
【专利摘要】本发明公开了一种多光纤环串联的单轴光纤陀螺仪及多光纤环串联方法，通过将两个或两个以上光纤环串联组成光纤陀螺的一个敏感轴，同时按照特定的顺序和方法采用一根完整的光纤完成多个光纤环的绕制，保证光纤陀螺的互易性要求并不增加额外的熔接点，使光纤陀螺更灵活地适应应用系统的安装要求。
【专利说明】一种多光纤环串联的单轴光纤陀螺仪及多光纤环串联方法
【技术领域】
[0001]本发明具体是涉及一种多光纤环串联的单轴光纤陀螺仪及多光纤环串联方法，由两个或两个以上光纤环串联组成单轴光纤陀螺的敏感环，用于安装条件特殊的角速率测量应用。
【背景技术】
[0002]光纤陀螺是一种较新型的角速率传感器，由于其高精度、高带宽、大动态范围等特点在惯性导航、姿态控制、惯性稳定等领域均得到了广泛的应用。光纤陀螺是基于萨格奈克效应原理工作的光纤干涉仪。其原理是在环形干涉仪中，两束反向传播的光会发生干涉；当环形干涉仪相对于惯性空间有角速率运动时，两束反向传播的光由于萨格奈克相移产生相位差，相位差大小正比于角速率大小，通过干涉方法得到相位差大小即可计算角速率信息。萨格奈克相移与旋转角速率Ω关系如下:
[0003]
【权利要求】
1.一种多光纤环串联的单轴光纤陀螺仪，其特征在于:包括光源(I)、光电探测器(2)、光纤耦合器(3)、集成相位调制器(4)、两个或两个以上光纤环串联组成的光纤环系统(7)和信号处理电路(6)，采用分成几个子系统的安装方式，或是集成安装方式安装。
2.根据权利要求1所述的一种多光纤环串联的单轴光纤陀螺仪，其特征在于:分成几个子系统的安装方式是将光源(I)、光电探测器(2)、光纤耦合器(3)、信号处理电路(6)固定安装组成信号处理单元(12)，集成相位调制器(4)固定安装于其中一个光纤环上，或者固定安装于光纤陀螺所测量运动机构(8)上，通过连接光纤(9)及模拟信号线(10)与信号处理单元(11)连接；光纤环系统(7)中每个光纤环设计单独的安装机构，安装于应用系统后各光纤环敏感轴平行且方向一致。
3.根据权利要求1所述的一种多光纤环串联的单轴光纤陀螺仪，其特征在于:集成安装方式是将光源(I)、光电探测器(2)、光纤耦合器(3)、集成相位调制器(4)、光纤环系统(7)、信号处理电路(6)固定安装于壳体(12)中，光纤环系统(7)中的各个光纤环的敏感重合且方向一致。
4.一种多光纤环串联的单轴光纤陀螺仪的多光纤环串联方法，其特征在于:将一根完整的光纤直接绕制在两个或两个以上光纤环上，组成串联的多光纤环系统，所述绕制顺序和方法如下: 1)记光纤总长度为L，光纤环个数为N，取光纤中点，即长度为L/2位置，作为四极对称绕法、或交叉子四极对称绕法、或八极对称绕法的中点，在起始光纤环上按照四极对称绕法、或交叉子四极对称绕法、或八极对称绕法绕制第一只光纤环，绕制长度为L/N ;此时两侧尾纤长度各为(N-1) L/2N; 2)将两根尾纤通过串联光纤环的弧形槽弓I入串联光纤环，其中与前一只光纤环连接部分的两根光纤长度保持一致；以引入串联光纤环时两根光纤交叉点作为四极对称绕法、或交叉子四极对称绕法、或八极对称绕法的中点，在串联光纤环上按照四极对称绕法、或交叉子四极对称绕法、或八极对称绕法绕制光纤环，绕制长度为L/N ； 3)重复2)中的过程，直至所有光纤环绕制完成；最后一只串联光纤环的两只出纤作为光纤环系统的出纤，用于与集成相位调制器连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:光纤为单模光纤，或者为保偏光纤，其长度比光纤环系统中所需光纤总长度长I至2米。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:光纤环的直径、绕纤部分形状体积均相同；其中一只光纤环为起始光纤环，只有两根出纤；其他光纤环为串联光纤环，分别有两根入纤和两根出纤。
【文档编号】G01C19/72GK104180798SQ201410473380
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】张超, 毛耀, 向思桦, 扈宏毅, 任戈 申请人:中国科学院光电技术研究所