光纤陀螺仪的制作方法

本申请涉及陀螺仪领域，具体而言，涉及一种光纤陀螺仪。

背景技术：

光纤陀螺仪是基于sagnac效应发展出来的一种角速率测量仪表，该光纤陀螺仪具有结构简单、耐冲击、动态范围大的技术优点，同时具有寿命长、可靠性高的使用效果，现已被广泛的应用在航空航天、机器人控制、石油煤炭开采等多个领域。

目前，市面上的光纤陀螺，其光路部分主要由5个器件组成，即光源、光纤耦合器、y波导集成光学调制器、光纤环和光电探测器。然而，由于y波导集成光学调制器相对比较昂贵，导致该光纤陀螺仪比较昂贵，无法进行民用化推广。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种光纤陀螺仪，用以通过采用差频测相原理来实现测量转动角，代替相对昂贵的y波导集成光学调制器，从而有利于该光纤陀螺仪的民用化推广。

一种光纤陀螺仪，包括控制器，光发射器件，第一光纤环，第二光纤环，第一光接收器件及第二光接收器件；所述控制器用于生成射频调制信号及本振信号；所述光发射器件与所述控制器电性连接，用于根据基于所述射频调制信号生成的调制信号发出光信号；所述第一光纤环设置在所述光发射器件与所述第一光接收器件之间，用于将所述光发射器件发出的光信号传输至所述第一光接收器件；所述第二光纤环设置在所述光发射器件与所述第二光接收器件之间，用于将所述光发射器件发出的光信号传输至所述第二光接收器件；所述第一光接收器件与所述控制器电性连接，用于接收所述本振信号，将从所述第一光纤环接收的光信号转换为第一电信号，将所述第一电信号与所述本振信号混频处理形成第一混频信号，并将所述第一混频信号反馈给所述控制器；所述第二光接收器件与所述控制器电性连接，用于接收所述本振信号，将从所述第二光纤环接收的光信号转换为第二电信号，将所述第二电信号与所述本振信号混频处理形成第二混频信号，并将所述第二混频信号反馈给所述控制器；所述控制器还用于基于所述第一混频信号及第二混频信号计算光程差并得到旋转角速度。

本申请提供的光纤陀螺仪通过控制器输出射频调制信号及本振信号，光发射器件根据基于射频调制信号生成的调制信号发出光信号，第一光纤环将光发射器件所发出的光信号传输至第一光接收器件，第一光接收器件将从第一光纤环接收的光信号转换为第一电信号，且将第一电信号与本振信号进行混频处理形成第一混频信号，并将第一混频信号反馈给控制器，第二光纤环将光发射器件所发出的光信号传输至第二光接收器件，第二光接收器件将从第二光纤环接收的光信号转换为第二电信号，且将第二电信号与本振信号进行混频处理形成第二混频信号，并将第二混频信号反馈给控制器，控制器通过第一混频信号及第二混频信号计算得到光程差，进而得到旋转角速度，利用本实施例所提供的光纤陀螺仪，无需使用价格昂贵的y波导集成光学调制器，因此，可降低光纤陀螺仪的成本，有利于该光纤陀螺仪的民用化推广。

可选地，所述控制器包括控制元件和锁相环，所述控制元件与所述第一光接收器件及所述第二光接收器件电性连接，用于接收所述第一混频信号及所述第二混频信号，所述控制元件分别与所述锁相环电性连接，用于控制所述锁相环生成所述射频调制信号及所述本振信号。

可选地，所述光纤陀螺仪还包括调制控制电路，所述调制控制电路连接在所述控制器与所述光发射器件之间，所述调制控制电路基于所述射频调节信号生成所述调制信号并通过所述调制信号控制所述光发射器件发光。

可选地，所述光纤陀螺仪还包括本振处理电路，所述本振处理电路连接在所述控制器与所述第一光接收器件及所述控制器与所述第二光接收器件之间，所述本振处理电路用于对所述本振信号进行处理。

可选地，所述第一光接收器件包括第一光电转换元件及与所述第一光电转换元件连接的第一混频元件，所述第一光电转换元件与所述第一光纤环光耦合，用于将经所述第一光纤环传输的所述光信号转换为所述第一电信号，并将所述第一电信号传输给所述第一混频元件，所述第一混频元件还用于接收所述本振信号，并将所述本振信号与所述第一电信号混频后生成所述第一混频信号。

可选地，所述第二光接收器件包括第二光电转换元件及与所述第二光电转换元件连接的第二混频元件，所述第二光电转换元件与所述第二光纤环光耦合，用于将经所述第二光纤环传输的所述光信号转换为所述第二电信号，并将所述第二电信号传输给所述第二混频元件，所述第二混频元件还用于接收所述本振信号，并将所述本振信号与所述第二电信号混频后生成所述第二混频信号。

可选地，所述光纤陀螺仪还包括第一滤波放大电路及第二滤波放大电路，所述第一滤波放大电路连接在所述第一光接收器件与所述控制器之间，用于对所述第一混频信号进行处理，所述第二滤波放大电路连接在所述第二光接收器件与所述控制器之间，用于对所述第二混频信号进行处理。

可选地，所述光纤陀螺仪还包括连接在所述控制器与所述第一光接收器件之间的第一偏置电路及连接在所述控制器与所述第二光接收器件之间的第二偏置电路，所述第一偏置电路用于调节所述第一光接收器件的偏置电压，所述第二偏置电路用于调节所述第二光接收器件的偏置电压。

可选地，所述光纤陀螺仪还包括与所述控制器连接的第一温度传感器及第二温度传感器，所述第一温度传感器靠近所述第一光接收器件设置，用于采集所述第一光接收器件的温度，所述第二温度传感器靠近所述第二光接收器件设置，用于采集所述第二光接收器件的温度，所述控制器基于所述第一温度传感器所采集的温度控制所述第一偏置电路对所述第一光接收器件的偏置电压进行调节，并基于所述第二温度传感器所采集的温度控制所述第二偏置电路对所述第二光接收器件的偏置电压进行调节。

可选地，所述光纤陀螺仪还包括与所述控制器电性连接的数据输出接口，用于输出所述旋转角速度。

可选地，所述光纤陀螺仪还包括分光元件，所述分光元件设置在所述光发射器件与所述光纤环之间，用于将所述光发射器件所发射的光信号分成两路光信号，所述两路光信号分别经所述第一光纤环传输至所述第一光接收器件及经所述第二光纤环传输至所述第二光接收器件。

可选地，所述光发射器件包括第一光发射器件及第二光发射器件，所述第一光发射器件用于根据基于所述射频调制信号生成的第一调制信号发出第一光信号，所述第一光信号经所述第一光纤环传输至所述第一光接收器件，所述第二光发射器件用于根据基于所述射频调制信号生成的第二调制信号发出第二光信号，所述第二光信号经所述第二光纤环传输至所述第二光接收器件。

本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其它特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的光纤陀螺仪的结构示意图。

图2为本申请一实施例提供的调制控制电路的结构示意图。

图3为本申请一实施例提供的本振处理电路的结构示意图。

图4为本申请另一实施例提供的本振处理电路的结构示意图。

图5为本申请一实施例提供的滤波放大电路的结构示意图。

图6为本申请一实施例提供的偏置电路的结构示意图。

图7为本申请另一实施例提供的光纤陀螺仪的结构示意图。

附图标记：光纤陀螺仪100,200；控制器11,21；光发射器件13,23；分光元件151；第一光纤环152，251；第二光纤环153，252；第一光接收器件171,271；第二光接收器件172，272；数据输出接口19,29；控制元件111,211；锁相环电路112,212；第一光电转换元件1711,2711；第一混频元件1712,2712；调制控制电路12；本振处理电路14,24；第二光电转换元件1721,2721；第二混频元件1722,2722；第一滤波放大电路181,281；第二滤波放大电路182,282；第一偏置电路161,261；第二偏置电路163,263；第一温度传感器162,262；第二温度传感器164,264；第一光发射器件231，第二光发射器件233；第一调制控制电路221；第二调制控制电路222。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本申请一实施例提供的光纤陀螺仪100包括控制器11，光发射器件13，分光元件151，第一光纤环152，第二光纤环153，第一光接收器件171，第二光接收器件172，以及数据输出接口19。

控制器11输出两路时钟信号。两路时钟信号分别为射频调制信号及本振信号。本实施例中，射频调制信号及本振信号均为高频信号，两者之间相位同步且具有频率差。

控制器11与光发射器件13电性连接，用于控制光发射器件13发光；分别与第一光接收器件171及第二光接收器件172电性连接，用于将本振信号发送给第一光接收器件171及第二光接收器件172，以及接收光第一光接收器件171及第二光接收器件172反馈的第一混频信号及第二混频信号，并基于第一混频信号及第二混频信号计算光纤陀螺仪100的旋转角速度；以及与数据输出接口19电性连接，用于通过数据输出接口19输出计算所得的旋转角速度。

本实施例中，控制器11包括控制元件111及与控制元件111电性连接的锁相环电路112。

控制元件111与第一光接收器件171及第二光接收器件172电性连接，用于接收第一光接收器件171及第二光接收器件172反馈的第一混频信号及第二混频信号，并基于第一混频信号及第二混频信号计算光纤陀螺仪100的旋转角速度；与数据输出接口19连接，用于通过该数据输出接口19输出计算所得的旋转角速度。控制元件111可为现场可编程门阵列(feildprogrammablegatearray，fpga)，数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)，复杂可编程逻辑器件(complexprogrammablelogicdevice，cpld)，微控制单元(microcontrollerunit，mcu)等。

锁相环电路112产生上述两路时钟信号。锁相环电路112与光发射器件13电性连接，用于输出射频调制信号，以控制光发射器件13发光；与第一光接收器件171及第二光接收器件172电性连接，用于将本振信号发送给第一光接收器件171及第二光接收器件172。锁相环电路112可为锁相回路(phaselockedloop，pll)，直接数字式频率合成器(directdigitalsynthesizer，dds)，cpld，或fpga等。可以理解本申请对锁相环电路112的具体结构不做限定，只要其能够产生上述两路时钟信号即可。

可以理解，其他实施例中，控制元件111能够实现锁相环功能，此时，锁相环电路112可省略，此时，控制元件111可以为fpga，cpld，具有锁相环功能的mcu。本申请对具有锁相环功能的mcu的具体类型及结构不作限定，只要该mcu能够实现锁相环功能即可。

可以理解，本实施例中，光纤陀螺仪100还包括调制控制电路12。调制控制电路12连接在控制器11与光发射器件13之间，用于基于射频调制信号生成调制信号，以控制该光发射器件13发光。本实施例中，调制控制电路12连接在锁相环电路112与光发射器件13之间，且与控制元件111电性连接。调制控制电路12受控于该控制元件111，基于锁相环电路112发送的射频调制信号生成调制信号，进而通过调制信号控制光发射器件13发光。请参阅图2，调制控制电路12通过三极管驱动光发射器件13(图中为激光二极管)。具体地，本实施例中，调制控制电路12通过控制三极管的开闭，实现对光发射器件13的供电电路的通断的控制，进而控制光发射器件13发光。三极管的基极与电源连接。本实施例中，三极管的基极通过一并联结构(例如图2中电容c49与电阻r71的并联结构)及与并联结构串联的电阻(例如图2中电阻r77)与电源连接。射频调制信号输入端连接在该并联结构上(例如连接在图2所示的并联结构的电容c49与电阻r71之间)。该射频调制信号输入端与锁相环电路112的射频调制信号输出端连接。三极管的集电极与光发射器件(例如图2中的串联的激光二极管ld2)连接。可选地，三极管的集电极通过电阻r80与光发射器件的负极连接。本实施例中，三极管的集电极还通过一并联结构(例如图2所示的电容81与电阻r72的并联结构)及与该并联结构串联的电阻(例如图2所示电阻r70)与电源连接。三极管的发射极接地。光发射器件13的正极与电源连接。可选地，光发射器件13通过一电阻(例如凸所示的电阻r19)与电源连接。电源与光发射器件13的接入点例如位于图2所示的串联的激光二极管之间。本实施例中，光发射器件13还通过一电阻(例如图2所示的电阻r81)接地。调制控制电路12包括下拉信号输入端pd。如图2所示，下拉信号输入端位于光发射器件13与电阻r81之间。

可以理解，本实施例中仅举例说明调制控制电路12的结构。其他实施例中，调制控制电路12还可以具有其他结构，只要调制控制电路12能够基于射频调制信号生成调制信号，以控制该光发射器件13发光即可。

光发射器件13与控制器11电性连接，用于基于调制信号发出光信号。光发射器件13可以为激光二极管(laserdiode,ld)，发光二极管(lightemittingdiode,led)等。

分光元件151设置在光发射器件13与第一光纤环152及第二光纤环153之间，用于将光发射器件13发射的光信号分成两路光信号。两路光信号中的一路进入第一光纤环152，经第一光纤环152传输至第一光接收器件171，两路光信号中的另一路进入第二光纤环153经第二光纤环153传输至第二光接收器件172。本实施例中，分光元件151为半透半反镜。

可以理解，其他实施例中，分光元件151与第一光纤环152之间设置有聚焦透镜或具有圆锥反射面的光学元件，用于将分光元件151所形成的两路光信号中的一路耦合进入第一光纤环152。同理，分光元件151与第二光纤环153之间也可设置有聚焦透镜或具有圆锥反射面的光学元件。第一光纤环152设置在分光元件151与第一光接收器件171之间，且第一光纤环152的两端分别与分光元件151与第一光接收器件272光耦合。分光元件151将光发射器件13所发射的光信号分为两路光信号后，其中一路光信号经第一光纤环152传输至第一光接收器件171。

第二光纤环153设置在分光元件151与第二光接收器件172之间，且第二光纤环153的两端分别与分光元件151与第二光接收器件172光耦合。分光元件151将光发射器件13所发射的光信号分为两路光信号后，另一路光信号经第二光纤环153传输至第二光接收器件172。

可以理解，第一光纤环152与第一光接收器件171之间及第二光纤环153与第二光接收器件172之间也可以设置聚焦透镜或具有圆锥反射面的光学元件。

第一光纤环152及第二光纤环153两者中，其中一者的光纤沿顺时针方向缠绕，另一者的光纤沿逆时针方向缠绕。第一光纤环152及第二光纤环153具有相同的半径及缠绕圈数。本实施例中，第一光纤环152及第二光纤环153缠绕在同一缠绕载体上或者绕同一轴心缠绕。

第一光接收器件171用于将经第一光纤环152传输的光信号转换为第一电信号，并将第一电信号与本振信号进行混频处理，形成第一混频信号，以及将第一混频信号反馈给控制器11。

本实施例中，第一光接收器件171包括第一光电转换元件1711及与第一光电转换元件1711电性连接的第一混频元件1712。

第一光电转换元件1711与第一光纤环152光耦合，用于接收经第一光纤环152传输的光信号，并将光信号转换为第一电信号，以及将第一电信号传输给第一混频元件1712。第一光电转换元件1711可以为雪崩式光电二极管(avalanchephotodiode，apd)，光电二极管(photodiode)，positiveintrinsicnegative(pin)光电二极管，或光电倍增管等光电转换器件。

第一混频元件1712还与控制器11电性连接，用于接收控制器11所输出的本振信号。本实施例中，第一混频元件1712与锁相环电路112电性连接，以接收锁相环电路112所生成的本振信号。第一混频元件1712将本振信号与从第一光电转换元件1711处接收的第一电信号进行混频处理，形成第一混频信号，并将第一混频信号反馈给控制器11。本实施例中，第一混频元件1712与控制元件111电性连接。第一混频元件1712将第一混频信号反馈给控制元件111。

可以理解，本实施例中，对于第一混频元件1712的具体结构不作限定，只要其能够实现将本振信号与从第一光电转换元件1711接收的电信号进行混频处理，生成第一混频信号并反馈给控制器11即可。

可以理解，其他实施例中，第一混频元件1712可省略，而通过第一光电转换元件1711将第一电信号与本振信号进行混频处理。

第二光接收器件172用于将经第二光纤环153传输的光信号转换为第二电信号，并将第二电信号与本振信号进行混频处理，形成第二混频信号，以及将第二混频信号反馈给控制器11。

本实施例中，第二光接收器件172包括第二光电转换元件1721及与第二光电转换元件1721电性连接的第二混频元件1722。

第二光电转换元件1721与第二光纤环153光耦合，用于接收经第二光纤环153传输的光信号，并将光信号转换为第二电信号，以及将第二电信号传输给第二混频元件1722。第二光电转换元件1721可以为雪崩式光电二极管(avalanchephotodiode，apd)，光电二极管(photodiode)，positiveintrinsicnegative(pin)光电二极管，或光电倍增管等光电转换器件。

第二混频元件1722还与控制器11电性连接，用于接收控制器11所输出的本振信号。本实施例中，第二混频元件1722与锁相环电路112电性连接，以接收锁相环电路112所生成的本振信号。第二混频元件1722将本振信号与从第二光电转换元件1721处接收的电信号进行混频处理，形成第二混频信号，并将第二混频信号反馈给控制器11。本实施例中，第二混频元件1722与控制元件111电性连接，第二混频元件1722将第二混频信号反馈给控制元件111。

可以理解，本实施例中，对于第二混频元件1722的具体结构不作限定，只要其能够实现将本振信号与从第二光电转换元件1721接收的电信号进行混频处理，生成第二混频信号并反馈给控制器11即可。

可以理解，其他实施例中，第二混频元件1722可省略，而通过第二光电转换元件1721将第二电信号与本振信号进行混频处理。

可以理解，本实施例中，光纤陀螺仪100还包括本振处理电路14。本振处理电路14连接在控制器11与第一光接收器件171及第二光接收器件172之间，用于对本振信号进行滤波，放大等处理。进一步地，本振处理电路14连接在锁相环电路112与第一光接收器件171及第二光接收器件172之间。本实施例中，本振处理电路14连接在锁相环电路112与第一混频元件1712及第二混频元件1722之间，用于对锁相环电路112输出的本振信号处理后发送给第一混频元件1712及第二混频元件1722。请参阅图3，本实施例中，本振处理电路14包括mos管。mos管的栅极1与锁相环电路112的本振信号输出端连接。可选地，mos管的栅极1经一并联结构(例如，图3中电容与电阻的并联结构)与锁相环电路112的本振信号输出端连接。mos管的漏极2接地。可选地，mos管的漏极2经一并联结构(例如，图3中电容与电阻的并联结构)接地。mos管的源极3分别与电源vcc，第一光接收器件171及第二光接收器件172连接。可选地，mos管的源极3通过通过一并联结构(例如，图3中电感与电阻的并联结构)与电源vcc连接，并通过一与该并联结构串联的电容与第一光接收器件171及第二光接收器件172连接。可以理解，图3所示本振处理电路仅为示例，并不以此为限。

请参阅图4，另一实施例中，本振处理电路14包括mos管。mos管的栅极1与锁相环电路112的本振信号输出端连接。可选地，mos管的栅极1经一并联结构(例如，图4中电阻与电容的并联结构)与锁相环电路112的本振信号输出端连接。mos管的漏极2与电源vcc连接。mos管的源极3经一并联结构(例如图4中电感与电阻的并联结构)接地，并通过一与该并联结构串联的电容与第一光接收器件171和第二光接收器件172连接。可以理解，图4所示本振处理电路14仅为示例，并不以此为限。

可以理解，本实施例中，光纤陀螺仪100还包括第一滤波放大电路181及第二滤波放大电路182。第一滤波放大电路181连接在第一光接收器件171与控制器11之间，用于对第一光接收器件171输出的第一混频信号进行放大，滤波等处理。第二滤波放大电路182连接在第二光接收器件172与控制器11之间，用于对第二光接收器件172输出的第二混频信号进行放大，滤波等处理。本实施例中，第一滤波放大电路181及第二滤波放大电路182分别用于消除第一混频信号及第二混频信号中的和频信号，以得到第一差频信号及第二差频信号，并将第一差频信号及第二差频信号进行放大处理后反馈给控制器11。本实施例中，第一滤波放大电路181连接在第一混频元件1712与控制元件111之间，第二滤波放大电路182连接在第二混频元件2712与控制元件111之间。本实施例中，第一滤波放大电路181及第二滤波放大电路182均为低通滤波放大器，用于滤除混频信号中的和频信号，保留差频信号。第一滤波放大电路181与第二滤波放大电路182具有相同的结构，本实施例中，以第一滤波放大电路181为例对滤波放大电路的结构进行说明。请参阅图5，第一滤波放大电路181包括滤波放大器。滤波放大器的同相输入端3与电源连接。可选地，滤波放大器的同相输入端依次经过一并联结构(例如图5中电阻r36与电容c26的并联结构)及与该并联结构串联的电阻(例如图5中的电阻r34)与电源连接。滤波放大器的反相输入端2与第一混频信号的输入端连接。第一混频信号的输入端与第一光接收器件171的信号输出端(本实施例中，第一混频元件1712的信号输出端)连接可选地，滤波放大器的反相输入端2依次通过一电阻(例如图5中的电阻r32)及一电容(例如图5中电容c23)与第一混频信号的输入端连接。滤波放大器的信号输出端1与第一滤波放大电路的信号输出端连接。可选地，滤波放大器的信号输出端1通过一电容(例如图5中的电容c24)与第一滤波放大电路的信号输出端连接。第一滤波放大电路的信号输出端与控制器11(本实施例中，控制元件111)连接。可选地，滤波放大器的反相输入端2与滤波放大器的信号输出端1连接。可选地，滤波放大器的反相输入端2通过一并联结构(例如图5中电容c27与电阻r30的并联结构)与滤波放大器的信号输出端1连接。

第二滤波放大电路182与控制器11(本实施例中，控制元件111)及第二光接收器件172(本实施例中，第二混频元件1722)的连接关系和第一滤波放大电路181与控制器11(本实施例中，控制元件111)及第一光接收器件171(本实施例中，第一混频元件1712)的连接关系类似，在此不再赘述。

可以理解，本实施例中，光纤陀螺仪100还包括第一偏置电路161及第二偏置电路163。第一偏置电路161连接在控制器11与第一光接收器件171之间，用于调节第一光接收器件171的偏置电压。本实施例中，第一偏置电路161连接在控制元件111与第一光电转换元件1711之间。第二偏置电路163连接在控制器11与第二光接收器件172之间，用于调节第二光接收器件172的偏置电压。本实施例中，第二偏置电路163连接在控制元件111与第二光电转换元件1721之间。第一偏置电路161与第二偏置电路163具有相同的结构，本实施例中，以第一偏置电路161为例对偏置电路的结构进行介绍。请参阅图6，第一偏置电路161具有与控制元件111连接且用于接收控制信号的信号输入端，与控制元件111连接且用于向控制元件111提供采样信号的信号输出端，以及与第一光接收器件171连接的偏置电压输出端。信号输入端与一三极管的基极连接。三极管的集电极接地。三极管的发射极分别经一电感l1与电源vcc连接，以及依次经一二极管，电阻r1，电阻r2与偏执电压输出端连接。二极管与电阻r1之间连接有一电容c1，电容c1与电阻r1并联且接地。电阻r1和电阻r2之间连接有一接地的并联结构。并联结构包括电容c2及与电容c2并联的串联结构。串联结构包括串联的电阻r3及电阻r4。采样信号的信号输出端连接在电阻r3与r4之间。控制元件111采样第一光接收器件171的偏置电压，并根据所采样的偏置电压，经第一偏置电路161的信号输入端输入控制信号，以调整第一光接收器件171的偏置电压。本实施例中，控制元件111根据所采样的偏置电压经第一偏置电路161的信号输入端输入脉宽调制信号，通过调整脉宽调制信号的占空比调整第一光接收器件171的偏置电压。

第二偏置电路163与控制元件111及第二光接收器件172的连接关系和第一偏置电路161与控制元件111及第一光接收器件171的连接关系类似，在此不再赘述。

可以理解，其他实施例中，光纤陀螺仪100还可以包括第一温度传感器162及第二温度传感器164。第一温度传感器162与控制器11电性连接，且靠近第一光接收器件171设置，用于采集第一光接收器件171的温度。控制器11基于第一温度传感器162所采集的温度控制第一偏置电路161对第一光接收器件171的偏置电压进行调节。本实施例中，第一温度传感器162与控制元件111电性连接。控制元件111基于第一温度传感器162所采集的温度控制第一偏置电路161对第一光电转换元件1711的偏置电压进行调节。

第二温度传感器164与控制器11电性连接，且靠近第二光接收器件172设置，用于采集第二光接收器件172的温度。控制器11基于第二温度传感器164所采集的温度控制第二偏置电路163对第二光接收器件172的偏置电压进行调节。本实施例中，第二温度传感器164与控制元件111电性连接。控制元件111基于第二温度传感器164所采集的温度控制第二偏置电路163对第二光电转换元件1721的偏置电压进行调节。

数据输出接口19与控制器11电性连接，用于输出控制器11计算所得的旋转角速度。数据输出接口19可以为串行接口，串行外接接口(serialperipheralinterface，spi)或控制器局域网络(controllerareanetwork，can)接口等通讯接口。

本实施例提供的光纤陀螺仪通过控制器输出射频调制信号及本振信号，光发射器件根据基于射频调制信号生成的调制信号发出光信号，第一光纤环分别与分光元件及第一光接收器件光耦合，第一光接收器件将从第一光纤环接收的光信号转换为电信号，且将电信号与本振信号进行混频处理形成第一混频信号，并将第一混频信号反馈给控制器，第二光纤环分别与分光元件及第二光接收器件光耦合，第二光接收器件将从第二光纤环接收的光信号转换为电信号，且将电信号与本振信号进行混频处理形成第二混频信号，并将第二混频信号反馈给控制器，控制器通过第一混频信号及第二混频信号计算得到光程差，进而得到旋转角速度，利用本实施例所提供的光纤陀螺仪，无需使用价格昂贵的y波导集成光学调制器，因此，可降低光纤陀螺仪的成本，有利于该光纤陀螺仪的民用化推广。

进一步地，本实施例中，通过第一光纤环和第二光纤环分别将光发射器件发出的光信号分别传输至第一光接收器件及第二光接收器件，然后由第一光接收器件及第二光接收器件分别将光信号转换为电信号，并将电信号与本振信号混频后形成第一混频信号及第二混频信号，控制器根据第一混频信号及第二混频信号计算光光程差，进而得到旋转角速度，较之光纤陀螺仪包括一个光纤环及一个光接收器件，控制器根据时间先后采样混频信号的情况而言，本实施例中，能够同时获得第一混频信号及第二混频信号，因此能够更为精确地计算光程差，进而得到更为精确的旋转角速度。

请参阅图7，本申请另一实施例提供的光纤陀螺仪200包括控制器21，第一光发射器件231，第二光发射器件233，第一光纤环251，第二光纤环253，第一光接收器件271，第二光接收器件272，以及数据输出接口29。

控制器21输出两路时钟信号。两路时钟信号分别为射频调制信号及本振信号。本实施例中，射频调制信号及本振信号均为高频信号，两者之间相位同步且具有频率差。

控制器21与第一光发射器件231及第二光发射器件233电性连接，用于控制第一光发射器件231及第二光发射器件233发光；分别与第一光接收器件271及第二光接收器件272电性连接，用于将本振信号发送给第一光接收器件271及第二光接收器件272，以及接收光第一光接收器件271及第二光接收器件272反馈的第一混频信号及第二混频信号，并基于第一混频信号及第二混频信号计算光纤陀螺仪200的旋转角速度；以及与数据输出接口29电性连接，用于通过数据输出接口29输出计算所得的旋转角速度。

本实施例中，控制器21包括控制元件211及与控制元件211电性连接的锁相环电路212。

控制元件211与第一光接收器件271及第二光接收器件272电性连接，用于接收第一光接收器件271及第二光接收器件272反馈的第一混频信号及第二混频信号，并基于第一混频信号及第二混频信号计算光纤陀螺仪200的旋转角速度；与数据输出接口29连接，用于通过该数据输出接口29输出计算所得的旋转角速度。控制元件211可为现场可编程门阵列(feildprogrammablegatearray，fpga)，数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)，复杂可编程逻辑器件(complexprogrammablelogicdevice，cpld)，微控制单元(microcontrollerunit，mcu)等。

锁相环电路212产生上述两路时钟信号。锁相环电路212分别与第一光发射器件231及第二光发射器件233电性连接，用于输出射频调制信号，以控制第一光发射器件231及第二光发射器件233发光；与第一光接收器件271及第二光接收器件272电性连接，用于将本振信号发送给第一光接收器件271及第二光接收器件272。锁相环电路212可为锁相回路(phaselockedloop，pll)，直接数字式频率合成器(directdigitalsynthesizer，dds)，cpld，或fpga等。

可以理解，本实施例中，对于锁相环电路212的具体结构不作限定，只要其能够产生上述两路时钟信号即可。

可以理解，其他实施例中，控制元件211能够实现锁相环功能，此时，锁相环电路212可省略。控制元件211可以为fpga，cpld，具有锁相环功能的mcu。本申请对具有锁相环功能的mcu的具体类型及结构不作限定，只要该mcu能够实现锁相环功能即可。

可以理解，本实施例中，光纤陀螺仪200还包括第一调制控制电路221及第二调制控制电路222。第一调制控制电路221连接在控制器21与第一光发射器件231之间，用于基于射频调制信号生成第一调制信号，以控制该第一光发射器件231发光。本实施例中，第一调制控制电路221连接在锁相环电路212与第一光发射器件231之间，且与控制元件211电性连接。第一调制控制电路221受控于该控制元件211，基于锁相环电路212发送的射频调制信号生成第一调制信号，进而通过第一调制信号控制第一光发射器件231发光。

第二调制控制电路222连接在控制器21与第二光发射器件233之间，用于基于射频调制信号生成第二调制信号，以控制该第二光发射器件233发光。本实施例中，第二调制控制电路222连接在锁相环电路212与第二光发射器件233之间，且与控制元件211电性连接。第二调制控制电路222受控于该控制元件211，基于锁相环电路212发送的射频调制信号生成第二调制信号，进而通过第一调制信号控制第二光发射器件233发光。

本实施例中，第一调制控制电路221的具体结构及其与控制器21及第一光发射器件231之间的连接关系，以及第二调制控制电路222的具体结构及其与控制器21及第二光发射器件233之间的连接关系与前述实施例中的调制控制电路12的具体结构及其与控制器11及光发射器件13的连接关系类似，在此不再赘述。

第一光发射器件231及第二光发射器件233均与控制器21电性连接，用于分别基于第一调制信号及第二调制信号发出第一光信号及第二光信号。第一光发射器件231及第二光发射器件233均可以为激光二极管(laserdiode,ld)，发光二极管(lightemittingdiode,led)等。

第一光纤环251设置在第一光发射器件231与第一光接收器件271之间，且第一光纤环251的两端分别与第一光发射器件231与第一光接收器件271光耦合，用于将第一光发射器件231发射的第一光信号传输至第一光接收器件271。本实施例中，第一光纤环251的两端分别与第一光发射器件231的出光端及第一光接收器件271的入光端对准，以使第一光纤环251的两端分别与第一光发射器件231和第一光接收器件271光耦合。

可以理解，其他实施例中，第一光发射器件231的出光端与第一光纤环251的入光端之间设置有聚焦透镜，光线自第一光发射器件231的出光端出射后通过聚焦透镜耦合进入第一光纤环251。可选地，第一光纤环251与第一光接收器件271之间也设置有聚焦透镜，第一光纤环251传输的光线自第一光纤环251出射后通过聚焦透镜耦合进入第一光接收器件271中。

可以理解，其他实施例中，第一光发射器件231与第一光纤环251之间设置有具有圆锥反射面的光学元件，第一光发射器件231所发出的光经该光学元件汇聚进入第一光纤环251。本实施例中，该光学元件大致呈锥形筒状，包括入光端及与入射端相对的出光端。入光端的孔径大于出光端的孔径。该光学元件的内筒壁为反射面。光学元件的入光端与第一光发射器件231的出光端对准，光学元件的出光端与第一光纤环251的入射端对准，以实现将第一光发射器件231所发出的光汇聚至第一光纤环251内。可选地，第一光纤环251与第一光接收器件271之间也可设置有具有圆锥反射面的光学器件。此时，该光学元件的入光端与第一光纤环251的光出射端对准，而该光学元件的出光端与第一光接收器件271对准，以实现将经第一光纤环251传输的光线通过该光学元件汇聚进入第一光接收器件271。

第二光纤环253设置在第二光发射器件233与第二光接收器件272之间，且第二光纤环253的两端分别与第二光发射器件233与第二光接收器件272光耦合，用于将第二光发射器件233发射的第二光信号传输至第二光接收器件272。本实施例中，第二光纤环253的两端分别与第二光发射器件233的出光端及第二光接收器件272的入光端对准，以使第二光纤环253的两端分别与第二光发射器件233和第二光接收器件272光耦合。

可以理解，其他实施例中，第二光发射器件233的出光端与第二光纤环253的入光端之间设置有聚焦透镜，光线自第二光发射器件233的出光端出射后通过聚焦透镜耦合进入第二光纤环253。可选地，第二光纤环253与第二光接收器件272之间也设置有聚焦透镜，第二光纤环253传输的光线自第二光纤环253出射后通过聚焦透镜耦合进入第二光接收器件272中。

可以理解，其他实施例中，第二光发射器件233与第二光纤环253之间设置有具有圆锥反射面的光学元件，第二光发射器件233所发出的光经该光学元件汇聚进入第二光纤环253。该光学元件的入光端与第二光发射器件233的光出射端对准，该光学元件的出光端与第二光纤环253的光入射端对准，以将该第二光发射器件233所发出的光汇聚进入该第二光纤环253。可选地，第二光纤环253与第二光接收器件272之间也可设置有具有圆锥反射面的光学元件，经第二光纤环253传输的光线通过该光学元件汇聚进入第二光接收器件272。该光学元件的入光端与该第二光纤环253的光出射端对准，该光学元件的出光端与该第二光接收器件272对准，以将经第二光纤环253传输的光线通过该光学元件汇聚进入该第二光接收器件272。

第一光纤环251及第二光纤环253两者中，其中一者的光纤沿顺时针方向缠绕，另一者的光纤沿逆时针方向缠绕。第一光纤环251及第二光纤环253具有相同的半径及缠绕圈数。本实施例中，第一光纤环251及第二光纤环253缠绕在同一缠绕载体上或者绕同一轴心缠绕。

第一光接收器件271用于将经第一光纤环251传输的第一光信号转换为第一电信号，并将第一电信号与本振信号进行混频处理，形成第一混频信号，以及将第一混频信号反馈给控制器21。

本实施例中，第一光接收器件271包括第一光电转换元件2711及与第一光电转换元件2711电性连接的第一混频元件2712。

第一光电转换元件2711与第一光纤环251光耦合，用于接收经第一光纤环251传输的光信号，并将光信号转换为第一电信号，以及将第一电信号传输给第一混频元件2712。第一光电转换元件2711可以为雪崩式光电二极管(avalanchephotodiode，apd)，光电二极管(photodiode)，positiveintrinsicnegative(pin)光电二极管，或光电倍增管等光电转换器件。

第一混频元件2712还与控制器21电性连接，用于接收控制器21所输出的本振信号。本实施例中，第一混频元件2712与锁相环电路212电性连接，以接收锁相环电路212所生成的本振信号。第一混频元件2712将本振信号与从第一光电转换元件2711处接收的电信号进行混频处理，形成第一混频信号，并将第一混频信号反馈给控制器21。本实施例中，第一混频元件2712将混频信号反馈给控制元件211。

可以理解，本实施例中，对于第一混频元件2712的具体结构不作限定，只要其能够实现将本振信号与从第一光电转换元件2711接收的电信号进行混频处理，生成第一混频信号并反馈给控制器21即可。

可以理解，其他实施例中，第一混频元件2712可省略，而通过第一光电转换元件2711将第一电信号与本振信号进行混频处理。

第二光接收器件272用于将经第二光纤环253传输的第二光信号转换为第二电信号，并将第二电信号与本振信号进行混频处理，形成第二混频信号，以及将第二混频信号反馈给控制器21。

本实施例中，第二光接收器件272包括第二光电转换元件2721及与第二光电转换元件2721电性连接的第二混频元件2722。

第二光电转换元件2721与第二光纤环253光耦合，用于接收经第二光纤环253传输的第二光信号，并将第二光信号转换为第二电信号，以及将第二电信号传输给第二混频元件2722。第二光电转换元件2721可以为雪崩式光电二极管(avalanchephotodiode，apd)，光电二极管(photodiode)，positiveintrinsicnegative(pin)光电二极管，或光电倍增管等光电转换器件。

第二混频元件2722还与控制器21电性连接，用于接收控制器21所输出的本振信号。本实施例中，第二混频元件2722与锁相环电路212电性连接，以接收锁相环电路212所生成的本振信号。第二混频元件2722将本振信号与从第二光电转换元件2721处接收的电信号进行混频处理，形成第二混频信号，并将第二混频信号反馈给控制器21。本实施例中，第二混频元件2722将第二混频信号反馈给控制元件211。

可以理解，本实施例中，对于第二混频元件2722的具体结构不作限定，只要其能够实现将本振信号与从第二光电转换元件2721接收的电信号进行混频处理，生成第二混频信号并反馈给控制器21即可。

可以理解，其他实施例中，第二混频元件2722可省略，而通过第二光电转换元件2721将第二电信号与本振信号进行混频处理。

可以理解，本实施例中，光纤陀螺仪200还包括本振处理电路24。本振处理电路24连接在控制器21与第一光接收器件271及第二光接收器件272之间，用于对本振信号进行滤波，放大等处理。进一步地，本振处理电路24连接在锁相环电路212与第一光接收器件271及第二光接收器件272之间。本实施例中，本振处理电路24连接在锁相环电路212与第一混频元件2712及第二混频元件2722之间，用于对锁相环电路212输出的本振信号处理后发送给第一混频元件2712及第二混频元件2722。

可以理解，本实施例的本振处理电路24的具体结构及其与锁相环电路212及第一混频元件2712及第二混频元件2722之间的连接关系与前述实施例的本振处理电路14的具体结构及其与锁相环电路112及第一混频元件1712及第二混频元件1722之间的连接关系类似，在此不在赘述。

可以理解，本实施例中，光纤陀螺仪200还包括第一滤波放大电路281及第二滤波放大电路282。第一滤波放大电路281连接在第一光接收器件271与控制器21之间，用于对第一光接收器件271输出的第一混频信号进行放大，滤波等处理。第二滤波放大电路282连接在第二光接收器件272与控制器21之间，用于对第二光接收器件272输出的第二混频信号进行放大，滤波等处理。本实施例中，第一滤波放大电路281及第二滤波放大电路282分别用于消除第一混频信号及第二混频信号中的和频信号，以得到第一差频信号及第二差频信号，并将第一差频信号及第二差频信号进行放大处理后反馈给控制器21。本实施例中，第一滤波放大电路281连接在第一混频元件2712与控制元件211之间，第二滤波放大电路282连接在第二混频元件2712与控制元件211之间。

可以理解，本实施例的第一滤波放大电路281的具体结构及其与第一混频元件2712及控制器21之间的连接关系，以及第二滤波放大电路282的具体结构及其与第二混频元件2722及控制器21之间的连接关系分别与前述实施例中第一滤波放大电路181的具体结构及其与第一混频元件1712及控制器11之间的连接关系，以及第二滤波放大电路182的具体结构及其与第二混频元件1722及控制器11之间的连接关系类似，在此不在赘述。

可以理解，本实施例中，光纤陀螺仪200还包括第一偏置电路261及第二偏置电路263。第一偏置电路261连接在控制器21与第一光接收器件271之间，用于调节第一光接收器件271的偏置电压。本实施例中，第一偏置电路261连接在控制元件211与第一光电转换元件2711之间。第二偏置电路263连接在控制器21与第二光接收器件272之间，用于调节第二光接收器件272的偏置电压。本实施例中，第二偏置电路263连接在控制元件211与第二光电转换元件2721之间。

可以理解，本实施例的第一偏置电路261的具体结构及其与控制器21及第一光接收器件271之间的连接关系，以及第二偏置电路263的具体结构及其与控制器21及第二光接收器件272之间的连接关系与前述实施例的第一偏置电路161的具体结构及其与控制器11及第一光接收器件171之间的连接关系，以及第二偏置电路163的具体结构及其与控制器11及第二光接收器件172之间的连接关系类似，在此不再赘述。

可以理解，本实施例中，光纤陀螺仪200还可以包括第一温度传感器262及第二温度传感器264。第一温度传感器262制器21电性连接且靠近第一光接收器件271设置，用于采集第一光接收器件271的温度。控制器21基于第一温度传感器262所采集的温度控制第一偏置电路261对第一光接收器件271的偏置电压进行调节。本实施例中，第一温度传感器262与控制元件211电性连接。控制元件211基于第一温度传感器262所采集的温度控制第一偏置电路261对第一光电转换元件2711的偏置电压进行调节。

第二温度传感器264与控制器21电性连接且靠近第二光接收器件272设置，用于采集第二光接收器件272的温度。控制器21基于第二温度传感器264所采集的温度控制第二偏置电路263对第二光接收器件272的偏置电压进行调节。本实施例中，第二温度传感器264与控制元件211电性连接。控制元件211基于第二温度传感器264所采集的温度控制第二偏置电路263对第二光电转换元件2721的偏置电压进行调节。

数据输出接口29与控制器21电性连接，用于输出控制器21计算所得的旋转角速度。数据输出接口29可以为串行接口，串行外接接口(serialperipheralinterface，spi)或控制器局域网络(controllerareanetwork，can)接口等通讯接口。

本实施例提供的光纤陀螺仪通过控制器输出射频调制信号及本振信号，第一光发射器件及第二光发射器件分别根据基于射频调制信号生成的第一调制信号及第二调制信号发出第一光信号及第二光信号，第一光纤环分别与第一光发射器件及第一光接收器件光耦合，第一光接收器件将从第一光纤环接收的第一光信号转换为第一电信号，且将第一电信号与本振信号进行混频处理形成第一混频信号，并将第一混频信号反馈给控制器，第二光纤环分别与第二光发射器件及第二光接收器件光耦合，第二光接收器件将从第二光纤环接收的第二光信号转换为第二电信号，且将第二电信号与本振信号进行混频处理形成第二混频信号，并将第二混频信号反馈给控制器，控制器通过第一混频信号及第二混频信号计算得到光程差，进而得到旋转角速度，利用本实施例所提供的光纤陀螺仪，无需使用价格昂贵的y波导集成光学调制器，因此，可降低光纤陀螺仪的成本，有利于该光纤陀螺仪的民用化推广。

进一步地，本实施例中，第一光发射器件及第二光发射器件分别根据基于控制器输出的射频调制信号生成的调制信号发出光信号，第一光纤环和第二光纤环将第一光发射器件及第二光发射器件发出的光信号分别传输至第一光接收器件及第二光接收器件，然后由第一光接收器件及第二光接收器件分别将光信号转换为电信号，并将电信号与本振信号混频后形成第一混频信号及第二混频信号，控制器根据第一混频信号及第二混频信号计算光光程差，进而得到旋转角速度，较之光纤陀螺仪包括一个光纤环及一个光接收器件，控制器根据时间先后采样混频信号的情况或光纤陀螺仪包括一个光发射器件及两个光纤环对应的情况而言，本实施例中，由于第一光发射器件及第二光发射器件均受控于控制器，因此，通过控制器可灵活的地选择根据时间先后获得混频信号，或是，同时获得第一混频信号及第二混频信号，进而计算光程差并得到旋转角速度，因此，能够更好地满足用户的需求。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。