[发明专利]一种角速度测量装置、方法及其载具

说明书

本发明公开了一种角速度测量装置、方法及其载具，测量光梳信号通过第一分光器分成在测量回路中相向传输的第一光梳信号和第二光梳信号后在第一分光器上并输出合光光梳信号，所述合光光梳信号与所述的本振光梳信号发生多外差干涉并输出干涉信号，当测量回路旋转时，第一光梳信号和第二光梳信号在第一分光器上发生Sagnac效应，通过与本振光梳信号进行多外差干涉后对干涉信号进行分析，即可获得测量回路旋转的绝对角速度，本发明上述实施方式只需使用一个单点探测器即可能够准确、快速测量绝对角速度。

技术领域

本发明涉及测量领域，特别涉及一种角速度测量装置，方法及其载具。

背景技术

应用Sagnac效应(萨格纳克效应)的Sagnac干涉仪是一种高精度的干涉仪，Sagnac干涉仪用于测量相对角速度。

Sagnac干涉仪的特点是，激光束分为反射和透射两束沿方向相反的闭合光路传播，最后汇合到分束器回到探测器。当所述的闭合光路在惯性空间内绕垂直于闭合光路平面的轴转动时，光路内相向传播的两列光波之间，将因为光波的惯性运动而产生光程差，从而导致两束相干光波的干涉。该光程差对应的位相差与旋转角度之间有一定的内在联系，通过对干涉光强信号的检测和解调，可以确定旋转相对角速度。

在这种干涉仪中，任何一块反射镜在垂直表面的方向上移动，两束光的光程变化皆相等，因此接收端探测不到光强变化。它的优势在于，因为两束光处在相同的环境中，所以可以屏蔽外界环境对光路的影响，即具有互易性。但上述激光Sagnac干涉仪只能测量相对角速度。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以测量绝对角速度的角速度测量装置，方法及其载具。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

本发明的第一方面，提供了一种角速度测量装置，包括：

信号光频梳发射器，用于发射测量光梳信号；

本振光频梳发射器，用于发射本振光梳信号，所述本振光梳信号与测量光梳信号之间具有重复频率差和重叠的光谱范围；

第一分光器，接收来自信号光频梳发射器的测量光梳信号，并将所述的测量光梳信号分成第一光梳信号和第二光梳信号；

测量臂光路，包括互通的两个端口，所述的两个端口分别接收来自第一分光器的第一光梳信号和第二光梳信号，所述第一光梳信号和第二光梳信号在测量臂光路内的传输方向相反，所述测量臂光路与第一分光器之间构成测量回路，第一光梳信号和第二光梳信号通过测量臂光路后合光于第一分光器上并输出合光光梳信号；

第二分光器，接收来自本振光频梳发射器的本振光梳信号和来自第一分光器的合光光梳信号，所述的本振光梳信号和合光光梳信号在第二分光器上发生多外差干涉并输出干涉信号；

测量装置，用于接收所述的干涉信号，并根据所述干涉信号计算出绝对角速度。

具体地，所述测量装置包括探测器、高速数据采集器、干涉信号截取模块、快速傅立叶变换运算模块、公式计算模块，所述探测器、高速数据采集器、干涉信号截取模块、快速傅立叶变换运算模块和公式计算模块依次连接。

所述探测器用于接收干涉信号，优选为高带宽探测器。

所述高速数据采集器为高速数据采集卡，用于采集高带宽探测器所检测到的干涉信号。

优选地，结合本发明第一方面的一种实施方式，高带宽探测器产生的电压信号先经过一个带宽为重复频率一半的低通滤波器，再使用高速数据采集器进行采集，这样可以去除信号中的非相干部分，直接得到连续的干涉信号，高速数据采集器的采样周期也可以随意设定，而且也具有抗混叠的效果。