一种光纤陀螺动态自检方法及光纤陀螺与流程

1.本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种光纤陀螺动态自检方法及光纤陀螺。


背景技术：

2.与激光陀螺相比，光纤陀螺仪不需要光学镜的高精度加工、光腔的严格密封和机械偏置技术，能够有效地克服激光陀螺的闭锁现象，具有结构简单、价格低、体积小、重量轻等特点，从市场化角度看，光纤陀螺具有全面替代传统陀螺的发展趋势。
3.在高可靠高稳定性惯性平台应用条件下，要求光纤陀螺具有有效的自检功能，完善光纤陀螺自检能力成为提高光纤陀螺应用可靠性的手段之一，目前传统的自检方法主要能实现光源功率自检和零偏自检，对于光纤陀螺的动态性能，光纤陀螺还无法实现自检。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种光纤陀螺动态自检方法及光纤陀螺，用以解决目前光纤陀螺无法实现动态性能自检的技术问题。
5.为解决上述技术问题，第一方面，本发明提出了一种光纤陀螺动态自检方法，包括以下步骤：
6.s1：光源发出的光信号经过光纤耦合器后分成功率相等的两束光；
7.s2：其中一束光经过集成光学调制器调制分光后，分为两束分光进入光纤环；
8.s3：根据光纤陀螺的预设转速，通过电磁调制器使进入光纤环内的两束分光产生相移；
9.s4：检测光纤陀螺的动态输出，根据输出结果判断光纤陀螺的稳定性及其闭环控制效果。
10.作为本发明的方法的进一步改进：所述步骤s3具体为：
11.s31：在实际状态下，根据光纤陀螺不同转速下光纤环内两束分光的相移量形成转速相移值表；
12.s32：设定光纤陀螺的转速，通过电磁调制器使进入光纤环内的两束分光产生与之对应的相移，从而模拟光纤陀螺在设定转速下的旋转。
13.作为本发明的方法的进一步改进：所述步骤s4具体包括：
14.s41：光电探测器获取光纤环反馈的光信号；
15.s42：反馈的光信号经过第一信号放大电路放大、ad转换器转换后输入数字信号处理器；
16.s43：数字信号处理器根据反馈的转速信息与光纤陀螺的预设转速进行对比，从而判断光纤陀螺的稳定性及其闭环控制效果。
17.作为本发明的方法的进一步改进：所述光纤陀螺动态自检方法还包括以下步骤：
18.s5：通过电磁传感器检测光纤环周围的环境磁场强度，将磁场强度信号作为误差
信号反馈给电磁控制器；
19.s6：电磁控制器根据反馈的磁场强度误差信号输出相应的磁控电流，磁控电流作用在电磁线圈上生成相应强度的磁场，该磁场与环境磁场相互抵消，使光纤环周围的磁场趋近于0。
20.第二方面，本发明还提供一种光纤陀螺，所述光纤陀螺应用于第一方面所述的光纤陀螺动态自检方法。
21.作为本发明的技术方案的进一步改进，所述光纤陀螺具体包括光源和光电探测器，所述光源依次连接光纤耦合器、集成光学调制器和光纤环组成反馈光路，光电探测器的一端连接光纤耦合器的一个端口，光电探测器的另一端依次连接第一信号放大电路、ad转换器、数字信号处理器、da转换器和第二信号放大器，所述第二信号放大器电连接集成光学调制器的控制端，还包括电磁调制器，所述电磁调制器包括电磁线圈、电磁传感器、电磁控制器和电磁驱动器，所述电磁线圈与所述光纤环同轴缠绕，和所述电磁传感器共同密封在光纤陀螺的磁屏蔽材料内，所述电磁传感器电连接所述电磁控制器的第一输入端，所述电磁控制器的输出端依次电连接所述电磁驱动器和所述电磁线圈，所述电磁传感器的第二输入端电连接所述数字信号处理器的一个输出端口。
22.本发明具有以下有益效果：本发明的一种光纤陀螺动态自检方法及光纤陀螺，通过电磁调制器使进入光纤环内的两束分光产生相移等效光纤陀螺的旋转，实现静态下自检光纤陀螺的动态特性。
23.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
24.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1是本发明一个实施例的光纤陀螺动态自检方法的流程图；
26.图2是本发明另一个实施例的光纤陀螺的结构示意图。
27.图中各标号表示：
28.1、光源；2、光纤耦合器；3、集成光学调制器；4、光纤环；5、光电探测器；6、第一信号放大电路；7、ad转换器；8、数字信号处理器；9、da转换器；10、第二信号放大器；11、电磁调制器；111、电磁线圈；112、电磁传感器；113、电磁控制器；114、电磁驱动器。
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
30.此外，除非另有定义，本技术描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本技术描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本
申请的限制。本技术描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本技术描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本技术描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
31.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本技术的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本技术中的具体含义。
32.实施例1，一种光纤陀螺动态自检方法。
33.如图1所示，本实施例的光纤陀螺动态自检方法，包括以下步骤：
34.s1：光源1发出的光信号经过光纤耦合器2后分成功率相等的两束光；
35.s2：其中一束光经过集成光学调制器3调制分光后，分为两束分光进入光纤环4；
36.s3：根据光纤陀螺的预设转速，通过电磁调制器11使进入光纤环4内的两束分光产生相移；
37.其中，步骤s3具体为：
38.s31：在实际状态下，根据光纤陀螺不同转速下光纤环4内两束分光的相移量形成转速相移值表；
39.s32：设定光纤陀螺的转速，通过电磁调制器11使进入光纤环4内的两束分光产生与之对应的相移，从而模拟光纤陀螺在设定转速下的旋转。
40.对光纤陀螺进行实地测试，根据光纤陀螺在不同转速下光纤环4内两束分光的相移量形成转速相移值表，通过数字信号处理器8设定光纤陀螺转速预设值，数字信号处理器8通过查询转速相移值表得到该转速下相对应的相移量，数字信号处理器8控制电磁调制器11利用光纤环4的法拉第效应，输出电磁信号使光纤环4内的两束分光产生相移，从而模拟光纤陀螺在设定转速下的旋转。
41.s4：检测光纤陀螺的动态输出，根据输出结果判断光纤陀螺的稳定性及其闭环控制效果。
42.其中，步骤s4具体包括：
43.s41：光电探测器5获取光纤环4反馈的光信号；
44.s42：反馈的光信号经过第一信号放大电路6放大、ad转换器7转换后输入数字信号处理器8；
45.s43：数字信号处理器8根据反馈的转速信息与光纤陀螺的预设转速进行对比，从而判断光纤陀螺的稳定性及其闭环控制效果。
46.数字信号处理器8控制电磁调制器11使光纤环4内的两束分光产生相移后，光电探测器5获取光纤环4反馈的光信号，反馈的光信号经过第一信号放大电路6放大、ad转换器7转换后输入数字信号处理器8，数字信号处理器8根据反馈的光信号生成光纤陀螺转速信息，将该生成的转速信息与光纤陀螺的预设转速进行对比，从而判断光纤陀螺的稳定性及
其闭环控制效果，实现静态下自检光纤陀螺的动态特性。
47.本实施例的光纤陀螺动态自检方法，还包括以下步骤：
48.s5：通过电磁传感器112检测光纤环4周围的环境磁场强度，将磁场强度信号作为误差信号反馈给电磁控制器113；
49.s6：电磁控制器113根据反馈的磁场强度误差信号输出相应的磁控电流，磁控电流作用在电磁线圈111上生成相应强度的磁场，该磁场与环境磁场相互抵消，使光纤环4周围的磁场趋近于0。
50.光纤环4周围的磁场趋近于0，消除环境磁场对光纤陀螺零偏的影响，从而降低光纤陀螺的零偏磁敏感性，极大地提高了光纤陀螺的磁场环境适应性。
51.本实施例的光纤陀螺动态自检方法，利用磁场对光纤陀螺产生相移来等效对光纤陀螺的旋转作用，实现静态下自检光纤陀螺的动态特性，并且光纤电磁线圈与电磁传感器112、电磁控制器113采取闭环控制，提高了磁场稳定性，进而提高等效转速的稳定性，还消除环境磁场对光纤陀螺零偏的影响，极大地提高了光纤陀螺的磁场环境适应性。
52.实施例2，一种光纤陀螺。
53.本实施例的光纤陀螺，光纤陀螺应用于实施例1的光纤陀螺动态自检方法。
54.如图2所示，本实施例的光纤陀螺，包括光源1和光电探测器5，光源1依次连接光纤耦合器2、集成光学调制器3和光纤环4组成反馈光路，光电探测器5的一端连接光纤耦合器2的一个端口，光电探测器5的另一端依次连接第一信号放大电路6、ad转换器7、数字信号处理器8、da转换器9和第二信号放大器10，第二信号放大器10电连接集成光学调制器3的控制端，还包括电磁调制器11，电磁调制器11包括电磁线圈111、电磁传感器112、电磁控制器113和电磁驱动器114，电磁线圈111与光纤环4同轴缠绕，和电磁传感器112共同密封在光纤陀螺的磁屏蔽材料内，电磁传感器112电连接电磁控制器113的第一输入端，电磁控制器113的输出端依次电连接电磁驱动器114和电磁线圈111，电磁传感器112的第二输入端电连接数字信号处理器8的一个输出端口。
55.本实施例中，数字信号处理器8接收光电探测器5反馈的光信号后，还可以输出控制信号对集成光学调制器3进行控制，其控制信号经过da转换器9和第二信号放大器后输入至集成光学调制器3，其它元件的工作原理参见实施例1，再次不在赘述。
56.经过实际测试，与传统光纤陀螺相比，本技术的光纤陀螺零偏的磁敏感性如表1所示。
[0057][0058]
综上可知，本发明通过光纤陀螺，能实现静态下自检光纤陀螺的动态特性，并且通过闭环控制提高了磁场稳定性，进而提高等效转速的稳定性，还降低光纤陀螺的零偏磁敏感性，极大地提高了光纤陀螺的磁场环境适应性。
[0059]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。