[发明专利]一种三轴一体式光纤陀螺的解调方法

说明书

本发明公开了一种三轴一体式光纤陀螺及其解调方法，所述三轴一体式光纤陀螺包括一个光源、一个耦合器、一个Y波导、一个探测器、一块光源驱动板、一块主电路板以及一个三轴一体光纤环；所述三轴一体光纤环由一根光纤绕制而成，该Y波导的两根输出尾纤分别与三轴一体光纤环的两根尾纤相连；其解调方法包括如下步骤：1）根据三轴一体光纤环及各环面的长度计算出对应的传输时间；2）对Y波导施加本征调制信号；3）通过探测器探测干涉光波信号，得到与光波传输路径相对应的梳状波信号；4）对步骤3）探测到的信号进行解算，实现各环面敏感轴旋转角速率的解调。本发明能够有效缩小光纤陀螺的体积，减轻整体重量，并且大大降低光纤陀螺的成本。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种三轴一体式光纤陀螺及其解调方法。

背景技术

光纤陀螺是实现角速度测量的敏感器件。单轴光纤陀螺只能实现沿光纤环轴向单个方向的角速度测量。实际应用中常把三只单轴光纤陀螺按两两正交的方式安装在同一个本体结构上组成陀螺惯组，以实现对空间中三个方向角速度的测量。三只单轴光纤陀螺按两两正交的方式组成的陀螺惯组，在体积和重量上通常较大，不适合小型载体安装使用；同时，现有三轴一体光纤陀螺采用了光源一拖三技术，相比三个单轴陀螺节省了两个光源，然而仍然需要三套解算电路及三套敏感光路(三个Y波导、三个光纤环及三个探测器)，成本依然较高。

因此，探索新的光纤陀螺方案、进一步缩小体积、减轻重量并且节省光学器件对于降低系统成本具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种三轴一体式光纤陀螺及其解调方法，能够有效缩小光纤陀螺的体积，减轻整体重量，并且大大降低光纤陀螺的成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种三轴一体式光纤陀螺，其特征在于：包括一个光源、一个耦合器、一个Y波导、一个探测器、一块光源驱动板、一块主电路板以及一个三轴一体光纤环；所述三轴一体光纤环由一根光纤绕制而成，其具有三个环面和两根尾纤，且三个环面两两正交；所述光源驱动板与光源相连，所述光源发出的光经耦合器后输入Y波导，该Y波导的两根输出尾纤分别与三轴一体光纤环的两根尾纤相连；

所述探测器与耦合器相连，用于探测绕三轴一体光纤环一周后经Y波导返回的干涉光波信号，并将探测到的光波信号转换成电信号输入主电路板，通过主电路板进行解算后输出三个环面的旋转角速率信号；同时，主电路板对Y波导输入三轴一体光纤环的光波施加本征调制信号，并对绕三轴一体光纤环一周后返回到Y波导的光波信号施加反馈闭环信号。

一种三轴一体式光纤陀螺的解调方法，包括一个光源、一个耦合器、一个Y波导、一个探测器、一块光源驱动板、一块主电路板以及一个三轴一体光纤环；所述三轴一体光纤环由一根光纤绕制而成，其具有三个环面和两根尾纤，且三个环面两两正交；所述光源驱动板与光源相连，所述光源发出的光经耦合器后输入Y波导，该Y波导的两根输出尾纤分别与三轴一体光纤环的两根尾纤相连；

所述探测器与耦合器相连，用于探测绕三轴一体光纤环一周后经Y波导返回的干涉光波信号，并将探测到的光波信号转换成电信号输入主电路板，通过主电路板进行解算后输出三个环面的旋转角速率信号；同时，主电路板对Y波导输入三轴一体光纤环的光波施加本征调制信号，并对绕三轴一体光纤环一周后返回到Y波导的光波信号施加反馈闭环信号；其特征在于：包括如下步骤：

1)根据三轴一体光纤环及各环面的长度计算出对应的传输时间：

其中：L为三轴一体光纤环的总长度，L₁为环面Ⅰ的绕制长度，L₂为环面Ⅱ的绕制长度，L₃为环面Ⅲ的绕制长度，c为真空中光速，n为光纤的折射率；

2)对Y波导施加本征调制信号，使其产生方波调制信号，且通过调制引入光路中的相位差满足：