[发明专利]一种静态条件下测量光纤陀螺带宽的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量光纤陀螺带宽的方法，特别是一种静态条件下测量光纤陀螺带宽的方法，属于光纤陀螺测试领域，适合于光纤陀螺的带宽测量。

背景技术

闭环干涉型光纤陀螺仪是一种基于Sagnac效应的角速度传感器，其系统构成如图2所示。在光纤陀螺光路中，光源发出的光经过耦合器后到达Y波导，经过Y波导后分成强度相同的两束光进入光纤环，在光纤环中传播一周后，两束光在Y波导处汇合并形成干涉光束，由于光纤环相对惯性空间存在着转速，两束光之间存在着与光纤环转速成正比的相位差。干涉光束经耦合器后进入探测器，探测器将干涉光束的强度信号转换为电信号。光纤陀螺电路实时检测干涉光束的相位差，并将相位差补偿掉，由于补偿的相位差与转速成正比，所以补偿值即可表示光纤环的转速。光路相位差是通过探测器输出的电信号表示检测出来的，光纤陀螺电路对光路施加的相位补偿是通过光纤陀螺电路上的运算放大器对Y波导的输入端施加电压调制信号实现的。

通常光纤陀螺的带宽是通过转台角振动的方法测试。测试时将光纤陀螺固定在转台上，光纤陀螺敏感轴与转台转轴平行，当转台以给定的频率和幅度进行正弦角振动时，光纤陀螺输出相应频率的正弦转速信号。光纤陀螺的输出信号的幅度与转台输入转速的幅度的比值称为光纤陀螺的响应度，根据不同角振动频率下光纤陀螺的响应度，可拟合光纤陀螺响应度随角振动频率的变化曲线，即幅频曲线，通常定义幅频曲线下降到-3dB时对应的频率点为光纤陀螺带宽。

在上述带宽测试过程中，转台的作用是在提供正弦转动信号，作为带宽测试的输入信号，光纤陀螺的输出信号即是对输入信号的相应。由Sagnac效应可知，在转台的正弦角振动使得光纤陀螺内部产生的物理效应是光纤陀螺光路中的干涉光束之间产生了与转台转速同频的正弦相位差。光纤陀螺将该相位差检测出并转化成转速值输出。

在静态条件下，在光纤陀螺的Y波导施加正弦的电压信号

V(t)＝A·sin(2πf₀t)                    (1)

其中A为信号幅度，t为时间，f₀为信号频率，π为圆周率。则该信号对两个干涉光束产生的相位调制分别为

Y0(t)=πVHA·sin(2πf0t)---(2)]]>

Y1(t)=πVHA·sin[2πf0(t-τ)]---(3)]]>

其中V_H为Y波导的半波电压，τ为光纤陀螺的本征周期。则该电压信号使光纤陀螺光路中干涉光束之间产生的相位差为