基于六态调制的闭环光纤陀螺光功率自检测装置的制作方法

本实用新型属于全数字干涉式闭环光纤陀螺控制技术，具体涉及一种光功率在线自检测装置。

背景技术：

随着干涉式光纤陀螺技术的日趋成熟以及广泛应用，陀螺工作状态的自检测功能已经成为人们关注的重点，主机单位也对陀螺研制生产单位提出了陀螺工作状态自检测的要求。因此，在这种形势下，有效、简便的全数字干涉式光纤陀螺自检测装置及方法的研制就显得尤为重要。

全数字干涉式闭环光纤陀螺的自检测可包含诸多内容，例如陀螺主闭环功能检测、2π电压反馈回路功能检测、光功率检测等。而其中，光功率自检测可以算是重中之重。光纤陀螺在进行长时间、恶劣环境工作后，陀螺内部器件性能都会有一定程度下降。而光源、耦合器、集成光学调制器、光纤环、探测器这5个光学器件的性能下降或者各器件熔接点损耗变大都会造成陀螺光功率下降甚至无光，最终导致光纤陀螺性能下降直至无法正常工作。因此，对光纤陀螺光功率进行在线实时监测，能够及时发现光纤陀螺故障，为系统决策提供判定依据，避免不必要的损失，为系统的安全、长航时、稳定可靠、全性能优质运行提供了有力保障，具有重要的研究意义和应用价值。

传统的光纤陀螺自检测技术有直接诊断法、激励检测法、冗余判定法、探测器状态开机自检法等，这些方法在工程实践中都存在一定问题，难以推广应用。例如直接诊断法需要增加较多的外围电路和传感器，降低系统的可靠度，同时易受到外部环境的影响；冗余判定法需要多个陀螺进行冗余备份，成本较高；探测器状态开机自检法仅适用于探测器受辐射影响故障，且仅有开机自检测。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：提供一种能够保障光功率自检的可靠性、稳定性的基于六态调制的闭环光纤陀螺光功率自检测装置。

本实用新型的技术方案：基于六态调制的闭环光纤陀螺光功率自检测装置，其包括光源1、耦合器2、集成光学调制器3、光纤环4、光电探测器5、前置放大器6、模数转换器7、调制解调处理器、光源功率控制器14，其中，耦合器2、集成光学调制器3、光纤环4顺次连接，同时，光源1和光电探测器5连接在耦合器2上，构成一个闭环光纤陀螺的光路，光电探测器5输出经前置放大器6、模数转换器7连接调制解调处理器，调制解调处理器的一路反馈与集成光学调制器3连接，还有一路反馈经光源功率控制器14与光源1连接。

所述调制解调处理器为FPGA芯片。

所述调制解调处理器包括光功率实时检测器9、速率信息解调器10、波导2π电压解调器11、时序管理器12、六态调制信号发生器13，其中，所述光功率实时检测器9、速率信息解调器10、波导2π电压解调器11相互并联设置，且均与模数转换器7和时序管理器12连接，光功率实时检测器9与光源功率控制器14连接，六态调制信号发生器13分别与速率信息解调器10、波导2π电压解调器11、时序管理器12连接。

所述速率信息解调器10与外接数据输出器15连接。

所述六态调制信号发生器13顺次经串行数模转换器16和并行数模转换器17与集成光学调制器3连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型基于六态调制技术的全数字闭环光纤陀螺光功率在线自检测装置，在不增加任何外设的情况下，通过在调制解调处理器内集成光功率实时检测器9、速率信息解调器10、波导2π电压解调器11、时序管理器12、六态调制信号发生器13，可以实现光纤陀螺速率解调、集成光学调制器2π电压控制以及光功率实时在线检测，在不劣化陀螺性能的基础上，可靠、稳定、简便的实现了光功率自检测，且自检贯穿了陀螺整个运行过程，故障覆盖率高，具有较强的应用与推广价值。

附图说明

图1为本实用新型基于六态调制的闭环光纤陀螺光功率自检测装置的结构示意图，

1-光源、2-耦合器、3-集成光学调制器、4-光纤环、5-光电探测器、6-前置放大器、7-模数转换器、8-FPGA、9-光功率实时检测器、10-速率信息解调器、11-波导2π电压解调器、12-时序管理器、13-六态调制信号发生器、14-光源功率控制器、15-数据输出器、16-串行数模转换器、17-并行数模转换器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型基于六态调制技术的全数字干涉式闭环光纤陀螺光功率在线自检测装置包括光源1、耦合器2、集成光学调制器3、光纤环4、光电探测器5、前置放大器6、模数转换器7、光功率实时检测器9、速率信息解调器10、波导2π电压解调器11、时序管理器12、六态调制信号发生器13、光源功率控制器14、数据输出器15、串行数模转换器16和并行数模转换器17。其中，耦合器2、集成光学调制器3、光纤环4顺次连接，同时，光源1和光电探测器5连接在耦合器2上，上述光源1、耦合器2、集成光学调制器3、光纤环4和光电探测器5组成闭环光纤陀螺的光路部分。

所述光电探测器5将光功率信号转换为模拟电信号，并经前置放大器将电信号放大后供后续使用，再由模数转换器将模拟电信号转换为数字电信号，供FPGA进行数据处理。

所述光功率实时检测器、速率信息解调器、波导2π电压解调器、时序管理器、六态调制信号发生器均集成在FPGA内，其中，所述光功率实时检测器9、速率信息解调器10、波导2π电压解调器11相互并联设置，且均与模数转换器7和时序管理器12连接，光功率实时检测器9与光源功率控制器14连接，六态调制信号发生器13分别与速率信息解调器10、波导2π电压解调器11、时序管理器12连接。上述部件为FPGA中相应调制解调和数据处理模块，共同完成光功率在线自检测及光功率驱动电流调整、主闭环速率信息解调、集成光学调制器2π电压调整等功能。

所述并行数模转换器实现将FPGA产生的数字调制信号转换为模拟信号，并施加在集成光学调制器上，实现六态调制；串行数模转换器实现对并行数模转换器参考电压进行控制。光源功率控制器与光源1连接，实现根据光功率实时检测器所检测的光功率变化情况对光源驱动电流进行反馈调整；数据输出器将陀螺解调的速率信息和光功率自检测结果发送给系统。

本实用新型基于六态调制的全数字闭环光纤陀螺光功率在线自检测装置，通过在调制解调处理器内集成光功率实时检测器9、速率信息解调器10、波导2π电压解调器11、时序管理器12、六态调制信号发生器13，可以实现光纤陀螺速率解调、集成光学调制器2π电压控制以及光功率实时在线检测，在不劣化陀螺性能的基础上，可靠、稳定、简便的实现了光功率自检测，且自检贯穿了陀螺整个运行过程，故障覆盖率高，具有较强的应用与推广价值。