[发明专利]用于检测角速度信号的谐振式光纤陀螺仪

权利要求书

1.一种用于检测角速度信号的谐振式光纤陀螺仪，其特征在于，包括：低相干宽带光源、光电探测器、数据处理单元、光环形器、Y波导、光纤环形谐振腔和电路部分，其中：低相干宽带光源发出的光信号输出至光环形器的第一端口并通过第二端口输出至Y波导，Y波导输出两路光调制信号分别至第一和第二光耦合器并分别注入光纤环形谐振腔中相对的两个传输方向；光纤环形谐振腔通过两个光耦合器分别输出的光信号返回至Y波导并通过从光环行器的第三端口输出至光电探测器；数据处理单元产生两路调制信号驱动Y波导的两个调制电极，使Y波导输出的两路光信号分别具有特定周期和大小的频移量；数据处理单元采集光电探测器输出的电压信号，并以驱动Y波导的调制信号作为参考信号，对采集到的电压信号进行同步检波，输出解调信号；

所述的检测是指：采用低相干光作为探测光源，利用多光束干涉现象检测谐振式光纤陀螺转动引起的光强变化信号。

2.根据权利要求1所述的用于检测角速度信号的谐振式光纤陀螺仪，其特征是，所述的检测是指：在Y波导驱动信号作用下，通过谐振式光纤陀螺仪中的Y波导对探测光脉冲产生周期性变化频移并获得对应的光电信号，将光电信号与Y波导驱动信号相乘并滤波后得到与角速度存在线性关系的误差信号，实现光纤陀螺转动的检测。

3.根据权利要求2所述的用于检测角速度信号的谐振式光纤陀螺仪，其特征是，所述的驱动信号为三角波、锯齿波或正弦波。

4.根据权利要求1～3中任一所述的用于检测角速度信号的谐振式光纤陀螺仪，其特征是，所述的检测，包括开环状态和闭环状态两种工作模式，在开环工作状态下，Y波导输出的两路光信号的频移量大小相同、方向相反，解调信号的大小正比于待测角速度的大小，解调信号的符号反映了待测角速度的方向，经过标定后得到输出待测角速度信号；在闭环工作状态下，利用该解调信号作为误差信号，分别控制Y波导对两路输出光信号上产生的频移大小，使得该解调信号维持在0值附近，此时Y波导对两路输出光信号上产生的频移大小的差值即反映了待测角速的大小和方向。

5.根据权利要求2所述的用于检测角速度信号的谐振式光纤陀螺仪，其特征是，所述的与角速度存在线性关系的误差信号是指：在开环工作状态下，所述的与角速度存在线性关系的解调信号满足：P_out＝kΩ,，其中：P_ou为输出的解调信号，k为需要标定的比例系数，Ω为待测角速度；在闭环工作状态下，误差信号维持在0值附近，施加到Y波导两输出路的锯齿波电压信号斜坡部分的变化率分别为V₁和V₂，则V₁+V₂＝pΩ,，其中：p为需要标定的比例系数，Ω为待测角速度。

6.根据权利要求5所述的用于检测角速度信号的谐振式光纤陀螺仪，其特征是，所述的标定具体为：利用精密转台，对待标定光纤陀螺施加一个已知的角速度Ω，测量出此时的解调信号P_out或Y波导两路输入信号的电压变化率V₁和V₂，即可根据前式计算得到比例系数k以及p的大小。

7.根据权利要求2所述的用于检测角速度信号的谐振式光纤陀螺仪，其特征是，所述的低相干宽带光源采用超荧光光纤光源或者超辐射发光二极管等宽谱光源。

8.根据权利要求2所述的用于检测角速度信号的谐振式光纤陀螺仪，其特征是，所述的数据处理单元包括：模数转换模块、数模转换模块、数字信号生成模块和数字运算模块，其中：模数转换模块采集光电探测器输出的电压信号并将其转换为数字信号；数字信号生成模块用于同步解调的参考信号和用于驱动Y波导的调制信号；数模转换模块用于将调制信号转换为摸拟信号以驱动Y波导；数字运算模块利用参考信号实现模数转换得到的数字信号进行同步解调，产生解调信号；在开环状态下该解调信号经标定后即为陀螺仪的输出信号；在闭环工作状态下，利用解调信号控制信号生成模块输出的调制信号的幅度或频率，以分别调整Y波导对两路光信号施加的移频量，最终使得解调信号锁定在零值上。