专利名称：一种光纤陀螺渡越时间的在线快速测量方法
技术领域：
本发明涉及光纤陀螺信号的处理方法，尤其涉及一种光纤陀螺渡越时间的在线快速测量方法。
背景技术：
光在光纤陀螺具有互易性的光路中传播一周所需要的时间称为渡越时间。目前国内外在中高精度光纤陀螺研究领域大都采用数字闭环的技术手段，通过集成光电相位调制器对光纤陀螺进行调制，模数转换器将光纤陀螺的输出模拟电压信号转换为数字信号，通过数字信号处理器进行差分解调处理。集成光电相位调制器主要起两个作用对光学系统进行时延差分调制，改变光纤陀螺的工作偏置点以提高灵敏度和线性度；对检测到的相位差进行反馈，实现光纤陀螺的闭环运行。 零偏稳定性是光纤陀螺的关键指标，提高零偏稳定性的方法在于降低集成光电相位调制器的调制误差。调制误差的引入主要是由于调制信号的半周期和渡越时间不相等、调制通道的非线性以及集成光电相位调制器的非线性响应等。调制信号的半周期和渡越时间不相等是最主要的因素，该误差的存在会使得光纤陀螺产生相关的偏移，相当于在光纤陀螺的输出信号上叠加一个误差分量，降低光纤陀螺的精度和分辨率水平，零偏稳定性因此更容易受环境变化的影响。因此，准确的知道光纤陀螺的渡越时间并以此选取合适的调制周期是提高零偏稳定性的基本前提。光纤陀螺的渡越时间由互易性光路的长度和折射率决定，对于不同的光学系统是不同的数值。在光纤陀螺的生产过程中，光纤环的折射率可以认定为常量，那么渡越时间主要就由光纤环的长度决定。在光纤环的生产过程中，可以根据光纤环的长度得到渡越时间的估计值，该估计值精度约为50ns量级。该估计值的精度水平显然不能满足中高精度光纤陀螺的要求，并且在光纤陀螺的生产过程中存在多个光电器件的相互熔接，光纤环的长度会因此再次发生改变，当所有光电器件组装完毕后整个光纤陀螺的互易性光路才得以确定。因此需要一种方法，能够在光纤陀螺组装完毕以后不利用其他附加器件或设备，仅依靠渡越时间估计值，通过信号处理的方法，实现光纤陀螺渡越时间的在线快速测量，在满足测量精度的同时达到光纤陀螺工程化生产的要求。
发明内容
针对目前中高精度光纤陀螺工程化生产过程中对渡越时间的在线准确测量需求，解决生产过程中因光学系统调整而引起渡越时间变化的问题，本发明的目的在于提供一种在线快速测量光纤陀螺渡越时间的方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种光纤陀螺渡越时间的在线快速测量方法，该方法的步骤如下(I)采用方波信号对集成光电相位调制器进行调制，该信号的占空比固定，峰峰值固定，周期取值范围为一特定数值区间；
(2)方波信号周期在取值范围内按递增的顺序逐一遍历，模数转换器对光纤陀螺输出信号进行采样，数字信号处理器对采样结果进行解调；(3)重复步骤2，直到方波信号周期遍历完全，所得的不同周期对应解调结果组成一序列；(4)对该序列进行数值计算得到极小值，根据极小值所对应的方波周期即可计算出光纤陀螺的渡越时间。进一步地，所述步骤I中，所述集成光电相位调制器的调制方波信号占空比为1:1，峰峰值固定为集成光电相位调制器半波电压的一半；方波信号周期Tn的取值范围记为T0 ^ Tn ^ Tn，其中 n=0, I, 2，· · ·，N ，T0=2X (1-10%) τ 估，ΤΝ=2Χ (1+10%) τ 估，τ 估为光纤陀螺渡越时间估计值。
进一步地，所述步骤2具体为方波信号周期在取值范围内按递增的顺序逐一遍历，模数转换器对光纤陀螺输出信号进行采样，数字信号处理器对采样结果进行解调，直到方波信号周期遍历完全，所得的不同周期Tn对应解调结果组成一序列Dn ；进一步地，所述步骤4具体为对所述解调结果序列Dn进行数值计算得到极小值Dmin,其算法为Dmin=Hiin [Dtl, D1, D2,. . . Dj，根据Dmin得到对应方波信号周期Tmin,则光纤陀螺
渡越时间r = |。本发明具有的有益效果是本发明能够在线测量光纤陀螺的渡越时间，整个测量过程不需要添加任何器件或者测试设备；根据测量算法流程，整个测量过程仅需要O. Is左右，其快速的特性足以满足光纤陀螺的工程化、批量化生产要求。
图I是光纤陀螺系统结构示意图；图2是Tn = 2 τ时光纤陀螺输出信号示意图；图3是Τη>2 τ时光纤陀螺输出信号不意图；图4是Τη〈2 τ时光纤陀螺输出信号示意图；图5是光纤陀螺输出脉冲信号宽度与调制信号周期Tn关系示意图；图6是测量光纤陀螺渡越时间的算法流程示意图。
具体实施例方式本发明的发明原理是设定方波信号调制幅度力，可表示如下
权利要求
1.一种光纤陀螺渡越时间的在线快速测量方法，其特征在于，该方法的步骤如下 (1)采用方波信号对集成光电相位调制器进行调制，该信号的占空比固定，峰峰值固定，周期取值范围为一特定数值区间； (2)方波信号周期在取值范围内按递增的顺序逐一遍历，模数转换器对光纤陀螺输出信号进行采样，数字信号处理器对采样结果进行解调； (3)重复步骤2，直到方波信号周期遍历完全，所得的不同周期对应解调结果组成一序列； (4)对该序列进行数值计算得到极小值，根据极小值所对应的方波周期即可计算出光纤陀螺的渡越时间。
2.根据权利要求I所述的光纤陀螺渡越时间的在线快速测量方法，其特征在于所述步骤I中，所述集成光电相位调制器的调制方波信号占空比为1:1，峰峰值固定为集成光电相位调制器半波电压的一半；方波信号周期Tn的取值范围记为Ttl < Tn < Tn,其中n=0, 1，2，…，N，T0=2X (1-10%) τ估，ΤΝ=2Χ (1+10%) τ估，τ估为光纤陀螺渡越时间估计值。
3.根据权利要求I所述的光纤陀螺渡越时间的在线快速测量方法，其特征在于所述步骤2具体为方波信号周期在取值范围内按递增的顺序逐一遍历，模数转换器对光纤陀螺输出信号进行采样，数字信号处理器对采样结果进行解调，直到方波信号周期遍历完全，所得的不同周期Tn对应解调结果组成一序列Dn ；
4.根据权利要求I所述的一种光纤陀螺渡越时间的在线快速测量方法，其特征在于所述步骤4具体为对所述解调结果序列Dn进行数值计算得到极小值Dmin，其算法为D.zminQ^，D1, D2,. . . Dj，根据Dmin得到对应方波信号周期Tmin，则光纤陀螺渡越时间 T—_ minIr ——O全文摘要
本发明公开了一种光纤陀螺渡越时间的在线快速测量方法，采用方波信号对集成光电相位调制器进行调制，该信号的占空比固定，峰峰值固定，周期取值范围为一特定数值区间；方波信号周期在取值范围内按递增的顺序逐一遍历，模数转换器对光纤陀螺输出信号进行采样，数字信号处理器对采样结果进行解调，直到方波信号周期遍历完成，所得的不同周期对应解调结果组成序列；对该序列进行数值计算得到极小值，根据极小值所对应的方波周期可计算出光纤陀螺的渡越时间。本发明能够在不添加任何测试设备或器件的前提下实现对光纤陀螺渡越时间的快速测量，解决生产过程中因光学系统调整而引起渡越时间变化问题，更好地满足光纤陀螺的工程化、批量化生产要求。
文档编号G01C25/00GK102901515SQ20121036616
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者古照勇, 陈杏藩, 舒晓武, 刘承 申请人:浙江大学