[发明专利]一种改善光纤陀螺标度因数线性度的系统

说明书

本发明涉及一种改善光纤陀螺标度因数线性度的系统，使用高斯谱ASE光源代替宽谱ASE光源的技术，采用光纤光栅作为高稳定性滤波器，通过高稳定性滤波器使得光源输出稳定对称ASE光谱，以提高光纤陀螺标度对称性性能；通过高精度温度控制器对泵浦进行控制，高精度温度控制器通过PID算法实现了对高精度泵浦激光器温度控制；使用通过大电流驱动器对泵浦进行驱动，降低光纤陀螺启动时间，同时提高光纤陀螺标度性能。本发明能够提高光纤陀螺升温和降温过程中标度因数线性度及重复性。

技术领域

本发明属于光纤陀螺性能改善领域，尤其是一种改善光纤陀螺标度因数线性度的系统。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的光纤角速率传感器，具有体积小、精度高、全固态、使用寿命长、动态范围大等优点。基于光纤陀螺的惯性导航系统已被广泛应用于航天航空、舰艇导航等领域。随着光纤陀螺应用领域的扩展，对光纤陀螺的标度因数性能要求也越来越高，尤其是在高精度旋转调制光纤惯导系统中对光纤陀螺标度因数线性度要求极为苛刻，光纤陀螺的标度因数线性度已经成为制约光纤陀螺在高精度领域应用的重要因素。因此简单快速有效的提升光纤陀螺标度因数线性度成为高精度光纤陀螺工程化批量生产的关键。

传统的光学陀螺标度因数改善方法依靠：一、测试陀螺在不同激励温度、不同转速条件下输出量；二、建立输出量与激励温度、输入转速的数学模型；三、根据前述数学模型获得补偿量；四、将前述补偿量通过陀螺软(或硬)件再次写入陀螺软(或硬)件；五、再次对补偿后的陀螺进行不同激励温度、不同转速条件下标度检验，以评价陀螺补偿效果。该补偿方法存在测试时间长、补偿模型和单只光纤陀螺强相关，测试人员工作量大且单调重复。随着高精度光纤陀螺工程化批量化，大量重复的工作，尤其是补偿量再次写入时的疏忽及测试流程不熟悉使得陀螺标度测试结果不准确甚至需要重新测试。

光纤陀螺检测的Sagnac相移φ_s和敏感到的转速Ω的关系可表示为：

其中，为光纤陀螺ASE光源的平均波长，L为光纤环长度，D为光纤环直径。可进一步简化为：

φ_s＝KΩ

即为光纤陀螺标度，由此可见，光纤陀螺标度与ASE光源平均波长，光纤环长度L变化，光纤环尺寸变化直径相关，提高ASE光源温度性，减少光纤环尺寸与长度变化，可显著提升光纤陀螺标度因数性能。

光纤光源平均波长的变化可表示为：

式中，T为掺铒光纤的温度，P_p为抽运动率，λ_p抽运动波长，SOP_p抽运动偏振态和返回的光功率F。从公式可以看出，光纤光源的平均波长对温度和泵浦抽运动功率敏感。合理控制泵浦的抽运动功率并对泵浦电流进行温度控制补偿，可以提高光纤光源的平均波长稳定性。上述计算方法仅在理论上能够实现，但是如何应用到陀螺上却成为了一个巨大的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种改善光纤陀螺标度因数线性度的系统，能够提高标度因数线性度、标度因数重复性以及标度因数稳定性。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种改善光纤陀螺标度因数线性度的系统，包括铒钎、WDM设备、泵浦、隔离器、分光器、探测器和高稳定性滤波器，所述铒钎、WDM设备、隔离器、分光器和高稳定性滤波器串行连接，WDM设备还连接泵浦，分光器连接探测器；泵浦通过高精度温度控制器进行控制，同时泵浦通过大电流驱动器进行驱动。