[发明专利]一种基于闭环锁相法的超高精度光纤陀螺仪

权利要求书

1.一种基于闭环锁相法的超高精度光纤陀螺仪，其特征在于：由副载波VCO电路输出，并为CPU设置锁定的副载波信号，经上变频器后，增高为0.1THz～10THz频段的副载波信号，光源经副载波调制器单元和副载波调制光源单元调制后，变为已调光信号，载着一定频率的副载波，由耦合器耦合至多圈光纤环，由光纤环输出至干涉仪解调副载波单元，干涉仪解调副载波单元连接锁相环单元，干涉仪解调副载波单元的干涉本振副载波信号由副载波调制器单元另一路分支提供；在解调后且相位及频率已变化的副载波频率信号输入PLL电路作为锁相环的一路频率，并与PLL基准副载波VCO电路实时比较，

如解调副载波相位及频率高于基准副载波VCO，PLL电路的锁定电压PD2降低，加载至变容二极管使其容量增大，再使基准副载波VCO的频率减小，直至与通过CPU设置PLL的副载波信号频率相等，此时锁相环处于锁定状态，即锁相电压PD2电压为一相对稳定的实时电压值；

如解调副载波相位及频率低于基准副载波VCO，PLL电路的锁定电压PD2升高，光纤环在角速度动态变化之前获得一个锁相电压PD1，PD1与PD2的差值对应光纤环的角速度变化量，而后由A/D单元转化为数据信号，输入至CPU单元处理，计算并显示，或由通讯单元与外界通讯，发至上位机进一步运算处理。

2.根据权利要求1所述的基于闭环锁相法的超高精度光纤陀螺仪，其特征在于：所述光纤环以一定的角速度运动，得到PD差值对应光纤环副载波调制的光信号和光信号上调制的副载波信号的相位和频率，也即对应承载体的角速度及加速度信息。

3.根据权利要求2所述的基于闭环锁相法的超高精度光纤陀螺仪，其特征在于：所述光信号及其上所调制的副载波信号的相位和频率由于萨格奈克效应的变化，按光纤环顺时针运动或逆时针运动；当光纤环顺时针运动时，此时与光的方向一致，光速提高，光信号及其调制的副载波信号的相位及频率的变化为增高，则解调后的副载波信号的相位及频率也升高，致使输入到锁相环单元使锁相电压PD降低；反之，当光纤环逆时针运动时，锁相电压PD升高；而光纤环静止时，此时光速为地球自转速度加光纤环的速度矢量和，锁相环电压PD为一固定电压值PD1。

4.根据权利要求3所述的基于闭环锁相法的超高精度光纤陀螺仪，其特征在于：根据光纤环静止时角速度和角度的值，及动态变化之前的PD1，以及锁相电压的PD差值对应的角速度和实时角度的值，计算出实时的角速度、角度、加速度、方位数据。

5.根据权利要求1所述的基于闭环锁相法的超高精度光纤陀螺仪，其特征在于：所述变容二极管、电路各基准电源、解调用的本振及PLL基准晶振均设置在恒温槽内。