[发明专利]一种标度因数自适应控制的光纤陀螺及方法

说明书

本发明公开了一种标度因数自适应控制的光纤陀螺及方法，其中一个PID控制以预设的目标标度因数或目标温度为输入，以光源的驱动电流为输出，根据实时温度和目标标度因数来实时调控光源的驱动电流，从而调控光源输出光波长，使与光源输出光波长相关的标度因数稳定；另一个PID控制以预设的输出光功率为输入、以光放大器的放大倍数为输出，根据光源的驱动电流来实时调控光放大器的放大倍数，从而使经光放大器放大的输出光功率稳定；所述光纤陀螺及方法能够实现标度因数和输出光功率的实时稳定控制，达到了低成本、高标度因数稳定性的控制效果，避免了出光功率变化导致信号噪声恶化的问题。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种标度因数自适应控制的光纤陀螺及方法。

背景技术

传统的光纤陀螺包括光源（SLD或ASE光源）、光纤耦合器、集成光学调制器、光纤环、光电探测器、光源控制电路板和信号处理电路板等。由该方案组成的光纤陀螺，光学器件少，结构简单，具有生产工艺简单、采购成本低等特点。

标度因数 K作为一个评价光纤陀螺性能指标，其表达式为：

其中，R为光纤环半径，L为光纤环长度，λ为真空中的光波长，c为真空中的光速，K_D为集成光学调制器中的增益系数。从公式中可以看出，光纤陀螺的标度因数不仅与光纤环的半径和长度有关，还与SLD光源波长相关。

光源的光波长取决于光源的温度和光源的驱动电流，目前为了减小光波长对光纤陀螺标度因数的影响，主要采取以下两种方案：一是通过控制电路对光源采取恒温、恒流控制方案；二是通过软件方法对陀螺输出数据进行补偿。然而由于光源的实际工作温度受控制电路参数的影响，存在温控误差，影响光源的光波长稳定性，最终影响光纤陀螺的标度因数稳定性；同时光纤陀螺因环境、温度、功耗等因素的影响，尤其在高低温环境下，光源的控制电路性能会恶化，无法保证光源的温度不产生变化，进而导致光源光波长发生漂移，严重影响光源陀螺全温范围内的标度因数稳定性；并且对陀螺输出数据补偿属于事后补偿，不仅增加了软件的复杂度，还对模型的精度和软件的实时性提出了很高的要求，间接增加了系统的设计成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种标度因数自适应控制的光纤陀螺及方法，以解决全温范围内标度因数稳定性低的问题，以及避免出光功率变化导致信号噪声恶化的问题。

本发明独立权利要求的技术方案解决了上述发明目的中的一个或多个。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种标度因数自适应控制的光纤陀螺，包括光源、光源控制电路、光纤耦合器、相位调制器、光纤环、光电探测器以及信号处理器；还包括光放大器控制电路、光放大器以及温度传感器；所述光放大器分别与光源、光纤耦合器、光电探测器以及光放大器控制电路连接；所述光放大器控制电路还分别与光源控制电路、信号处理器连接；

所述信号处理器，用于根据所述温度传感器检测的光纤陀螺实时温度和预设的目标标度因数或预设的目标温度以PID控制所述光源控制电路提供给所述光源的驱动电流，调控光源的输出光波长，实现在不同温度环境下标度因数的稳定控制；所述光放大器控制电路，用于根据所述光源的驱动电流和预设的目标输出光功率以PID控制光放大器的放大倍数，实现在不同温度环境下光源输出光功率的稳定控制。