[发明专利]一种光纤陀螺仪信号处理装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及陀螺仪，尤其涉及一种光纤陀螺仪信号处理装置及其方法。

背景技术

光纤陀螺仪是一种测量微小转动角速度或者角位移的装置，按照其工作原理可以分为三类：干涉式光纤陀螺，谐振式光纤陀螺和布里渊散射式光纤陀螺。其中以干涉式光纤陀螺最为成熟。中、低精度的干涉式光纤陀螺已经进入了产业化阶段，被广泛应用于航空、航天、潜艇以及其他工业系统中。

光纤陀螺仪的原理为萨格纳克(sagnac)效应。萨格纳克效应是指在闭合光路中，由光源发出的光被分成两束，这两束光分别沿顺时针方向和逆时针方向进入光纤环，并且发生干涉，当此闭合光路没有转动时，顺时针方向和逆时针方向的两束光的相位差为零；当闭合光路转动时，顺、逆时针两束光之间就会有一个相位差。通过测量相位差就可以得到闭合光路转动的角速度。

在实际应用中，检测相位差的方法如下：用光电二极管探测顺、逆时针两束光发生干涉后的光信号，并将光电二极管输出的电流信号经过电流/电压转换，放大和模拟/数字转换后送入主计算机进行运算，从而得到相位差的值。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种光纤陀螺仪信号处理装置及其方法。

光纤陀螺仪信号处理装置包括光源、3×3耦合器、光纤传感环、第一光电探测器、第二光电探测器、电流/数字转换集成电路和主计算机；由光源发出的光经过3×3耦合器进入光纤传感环，光纤传感环的输出信号进入第一光电探测器、电流/数字转换集成电路和主计算机，同时光纤传感环的输出信号进入第二光电探测器、电流/数字转换集成电路和主计算机进行运算，在转速小的情况下其输出结果正比于萨格纳克相移φ_S。

光纤陀螺仪信号处理方法是：由光源发出的光通过3×3耦合器进入光纤传感环后，光纤传感环输出的光被第一光电探测器、第二光电探测器分别转换成电流输出，第一光电探测器、第二光电探测器的输出电流分别如下：

第一光电探测器的输出电流为：D4=29PI1[1+COS(φS+23π)]---(1)]]>

第二光电探测器的输出电流为：D5=29PI1[1+COS(φS-23π)]---(2)]]>

其中P是光电探测器的响应度，I₁是光源强度，φ_S为萨格纳克相移；

第一光电探测器的电流信号经过电流/数字转换集成模块中的一转换电路，得到一组数字量，第二光电探测器的电流信号经过电流/数字转换集成电路中的另一转换电路，得到另一组数字量，然后将两组数字量送入主计算机，当光纤陀螺仪转速小的情况下，按如下公式进行运算：