[发明专利]一种利用相位调制器半波电压测温的方法

说明书

本发明公开了一种利用相位调制器半波电压测温的方法，本发明基于光纤陀螺主流的数字式相位闭环的技术方案，光纤陀螺的数字逻辑算法中应包含Sagnac相位负反馈闭环模块和相位调制器半波电压漂移跟踪闭环模块；在相位调制器半波电压漂移跟踪闭环模块中采用寄存器来存储表征相位调制器半波电压的实时数值，由于光纤陀螺光纤环与相位调制器通常处于同一环境温度下，可将相位调制器半波电压的实时数值来等效或模拟光纤环所处的环境温度，实现间接测温，基于此可开展光纤陀螺的温度补偿模型设计。本发明方法不需要配置温度传感器，不需要为测温模块预留装配空间，减少了元器件数量，节省了成本，降低了装配复杂度，解决了微型光纤陀螺没有空间安装温度传感器的问题。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种利用相位调制器半波电压测温的方法。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的新型全固态角速度测量器件，因其具备精度高、量程大、体积小、质量轻、成本低、寿命长、集成度高、工程化难度低等诸多优点而被广泛用于航空、航天、航海等军事领域，是惯性技术领域重要的元件之一。但相对于激光陀螺、静电陀螺而言，光纤陀螺因其核心传感元件——光纤环更容易受到温度、温度变化的影响，而产生零偏漂移、标度因数漂移等现象，是为Shupe效应。为了尽量降低温度、温度变化对光纤陀螺性能的劣化影响，通常采用温度补偿的办法来抵消Shupe效应引起的漂移。目前，国内研究学者通常采用铂电阻式、数字温度芯片式等各类温度传感器来测量光纤陀螺光纤环的实时温度，并以此作为温度补偿模型的自变量。这种测温方法原理简单、容易实现，但也存在较多的局限性，首先它需要光纤陀螺在产品设计之初，就额外配置独立的温度传感器元件，显著增加了成本；其次温度传感器及其管脚引线会占用很大一部分的陀螺装配空间，使得陀螺装配更加复杂、合格率下降；最后对于一些体积要求非常狭小的微型光纤陀螺，基本上没多余空间再安装独立的温度传感器，这种测温方法几乎无法采用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用相位调制器半波电压测温的方法，不需要配置温度传感器，不需要为测温模块预留装配空间，减少了元器件数量，节省了成本，降低了装配复杂度，解决了微型光纤陀螺没有空间安装温度传感器的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种利用相位调制器半波电压测温的方法，该方法包括以下步骤：步骤一，光纤陀螺的数字逻辑算法中包含Sagnac相位负反馈闭环(第一闭环)模块和相位调制器半波电压漂移跟踪闭环(第二闭环)模块；步骤二，在相位调制器半波电压漂移跟踪闭环模块中采用8位以上的寄存器来存储表征相位调制器半波电压的实时数值；步骤三，将相位调制器半波电压的实时数值来等效光纤环所处的环境温度。当开展光纤陀螺零偏、标度因数技术指标的温度补偿模型设计时，直接将相位调制器半波电压的数据作为环境温度数据。

按上述技术方案，光纤陀螺光路包含光源、2×2耦合器、相位调制器、光纤环、光电探测器，其中，2×2耦合器输入端1与光源连接，输入端2与光电探测器的输入端连接，2×2耦合器的一个输出端与相位调制器的输入端连接，相位调制器的两个输出端分别与光纤环的两个输出端连接。

按上述技术方案，采用干涉式数字闭环光纤陀螺，其信号处理电路板包含ADC采样电路、DAC反馈电路，其中，ADC采样电路负责对光电探测器输出的电压信号进行数据转换、ADC采样，实现检测Sagnac干涉光强，DAC反馈电路负责给相位调制器提供相位调制电压，实现光信号相位反馈闭环。

按上述技术方案，相位调制器紧靠光纤环安装，二者处于相同的环境温度下。

按上述技术方案，相位调制器采用Y波导。

按上述技术方案，所述耦合器为2×2耦合器。

本发明依据的基本原理，以Y波导为例，Y波导的半波电压随环境温度近似线性变化，具体论证如下：