[发明专利]一种基于旋光线圈频率补偿的谐振式光纤陀螺及其闭环控制方法

说明书

本发明涉及谐振式光纤陀螺领域，具体涉及一种基于旋光线圈频率补偿的谐振式光纤陀螺及其闭环控制方法。激光器分别与50％1×2耦合器Ⅰ和数模接口相连接，50％1×2耦合器Ⅰ分别与相位调制器PMⅠ和相位调制器PMⅡ相连接，相位调制器PMⅠ分别与环形器Ⅰ、光电探测器PDⅠ和数模接口相连接，相位调制器PMⅡ分别与环形器Ⅱ、光电探测器PD2和数模接口相连接；环形器Ⅰ分别与输入端95％2×2耦合器Ⅱ和光电探测器PDⅠ相连接，环形器Ⅱ、输入端95％2×2耦合器Ⅱ和光电探测器PD2相连接，输入端95％2×2耦合器Ⅱ与法拉第线圈相连接，光电探测器PDⅠ、光电探测器PD2与法拉第线圈均和模数接口相连接。针对传统单闭环线性度和测量范围的矛盾和传统双闭环受限于控制系统的线性度和控制范围的缺点。

技术领域

本发明涉及谐振式光纤陀螺领域，具体涉及一种基于旋光线圈频率补偿的谐振式光纤陀螺及其闭环控制方法。

背景技术

谐振式光纤陀螺(RFOG)是一种利用Sagnac效应在环形谐振器中产生多光束干涉谐振现象的角速率传感器，用于测量载体转速。相比于第一代(干涉式)光纤陀螺，谐振式光纤陀螺在航天、航空、航海等多个领域应用上更具有理论上的前景和优势，在达到与干涉式光纤陀螺同等精度的情况下使用更短的光纤，更短的光纤长度可以降低成本，降低陀螺对温度和压力的敏感程度，在陀螺小型化集成化方面具有明显优势。

常见的谐振式光纤陀螺可分为单闭环系统和双闭环系统，在单闭环系统中随着转速的增大，工作点会在解调曲线上线性移动，对于线性度和测量范围两个量的调整趋势相反，不可能同时到达最优，只能通过标定、查表、插值的方式补偿其线性误差；在双闭环系统中由于理论上把工作点固定在零点，控制信号即为所要得到的输出信号，理论上线性度和测量范围的限制因素将不再是解调曲线，而是控制系统的线性度和控制范围。但由于控制系统需要引入差分控制量，控制器的系统型别，跟踪速度和控制精度等直接影响了系统的性能和精度，在一些特殊转速条件下，由控制器产生的微小噪声和稳态误差将混杂在输出信号中无法剔除，甚至还会导致陀螺脱离工作区进而失锁致使数据中产生大量毛刺。

发明内容

本发明提供一种基于旋光线圈频率补偿的谐振式光纤陀螺及其闭环控制方法，针对传统单闭环线性度和测量范围的矛盾和传统双闭环受限于控制系统的线性度和控制范围的缺点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于旋光线圈频率补偿的谐振式光纤陀螺，所述谐振式光纤陀螺包括激光器1、50％1×2耦合器Ⅰ2、相位调制器PMⅠ3、相位调制器PMⅡ4、环形器Ⅰ5、环形器Ⅱ6、输入端95％2×2耦合器Ⅱ7、法拉第线圈8、光电探测器PDⅠ9、光电探测器PD210、数模接口、数字系统和模数接口；

所述激光器1分别与50％1×2耦合器Ⅰ2和数模接口相连接，所述50％1×2耦合器Ⅰ2分别与相位调制器PMⅠ3和相位调制器PMⅡ4相连接，所述相位调制器PMⅠ3分别与环形器Ⅰ5、光电探测器PDⅠ9和数模接口相连接，所述相位调制器PMⅡ4分别与环形器Ⅱ6、光电探测器PD210和数模接口相连接；

所述环形器Ⅰ5分别与输入端95％2×2耦合器Ⅱ7和光电探测器PDⅠ9相连接，所述环形器Ⅱ6、输入端95％2×2耦合器Ⅱ7和光电探测器PD210相连接，所述输入端95％2×2耦合器Ⅱ7与法拉第线圈8相连接，所述光电探测器PDⅠ9、光电探测器PD210与法拉第线圈8均和模数接口相连接；

所述数模接口与模数接口通过数字系统相连接。

一种基于旋光线圈频率补偿的谐振式光纤陀螺，所述数模接口包括数模转换器ADCⅡ16、数模转换器ADCⅢ17和数模转换器ADCⅣ18；

所述数模转换器ADCⅡ16与相位调制器PMⅡ4相连接，

所述数模转换器ADCⅢ17与相位调制器PMⅠ3相连接，

所述数模转换器ADCⅣ18与激光器1相连接。