[发明专利]一种互易结构3×3光纤陀螺及其使用方法

说明书

本说明书涉及光纤陀螺技术领域，公开了一种互易结构3×3光纤陀螺及其使用方法，用以解决典型的非互易结构3×3光纤陀螺存在抗干扰性差、解算复杂、且未考虑温度变化对测试结果带来的影响，环境适应性较差、实用性受限的问题；三个光电探测器、2×2耦合器、3×3耦合器、温度传感器和信号处理模块；所述2×2耦合器、3×3耦合器、第一光电探测器D1、第二光电探测器D2和第三光电探测器D3构成互易结构3×3光纤陀螺光路。本发明提出的互易结构3×3光纤陀螺提取互易端输出信号，利用其作为参考量进行差分解调，消除了光路损耗变化和光源波动对陀螺输出信号的影响，极大提升了陀螺系统的抗干扰性。

技术领域

本文件光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种互易结构3×3光纤陀螺及其使用方法。

背景技术

3×3光纤陀螺在1980年被首次提出，该方案利用3×3耦合器自身的耦合相移引入相位偏置，可构成一种简单结构全光纤开环光纤陀螺，取消了典型结构中相位调制器件的使用，实现了陀螺成本的大幅降低，具有低成本、便于小型化等优势，是低成本光纤陀螺的主要发展方向之一，具有重要的实际应用价值。

目前已有的3×3光纤陀螺方案为非互易结构，利用3×3光纤陀螺中的后向非互易端输出信号以及前向参考端输出信号对角速度进行解调，由于参考端信号中不包含光纤环路损耗因子等非互易端信号中的共模干扰信息，因此无法通过差分运算完全消除共模干扰的影响，抗干扰性较差。典型方案通过三角函数运算实现角速度的解调，在标定和解算过程中涉及计算量较大且不适用于数字信号处理。因此典型的非互易结构3×3光纤陀螺存在抗干扰性差、解算复杂的问题，且未考虑温度变化对测试结果带来的影响，环境适应性较差，是影响3×3光纤陀螺实用化的主要原因之一。

针对上述问题，本发明提出了一种互易结构的3×3光纤陀螺，基于互易端和非互易端输出信号，引入温度变量，建立了全温范围内的多项式解调模型，该模型符合数字信号处理的要求，能很好抑制光纤环路共模干扰以及温度变化的影响，提高了陀螺的环境适应性，构成一种低成本高性能的新型光纤陀螺。

发明内容

本说明书提供了一种互易结构3×3光纤陀螺，用以解决典型的非互易结构3×3光纤陀螺存在抗干扰性差、解算复杂、且未考虑温度变化对测试结果带来的影响，环境适应性较差、实用性受限的问题。所述互易结构3×3光纤陀螺包括：

宽谱光源1、第一光电探测器D1 2、第二光电探测器D2 9、第三光电探测器D3 8、2×2耦合器3、3×3耦合器4、消偏器5、单模光纤环6、温度传感器7和信号处理模块10；

所述宽谱光源1与2×2耦合器3的端口d连接；

2×2耦合器3的端口e连接3×3耦合器4的端口a1，2×2耦合器3的端口f连接第三光电探测器D3 8，2×2耦合器3的端口g空置；

3×3耦合器4的端口b1和端口c1分别与第一光电探测器D1 2和第二光电探测器D29连接，3×3耦合器4的端口b2通过所述消偏器5连接至单模光纤环6的第一端，3×3耦合器4的端口c2连接至单模光纤环6的第二端，3×3耦合器4的端口a2空置；

温度传感器7，设置于3×3耦合器4和单模光纤环6的同一温度场内；

所述第一光电探测器D1 2、第二光电探测器D2 9、第三光电探测器D3 8和温度传感器7分别连接信号处理模块10的不同输入端口；信号处理模块10的输出端口与宽谱光源1连接。

在一些优选的实施方式中，所述2×2耦合器3、3×3耦合器4、第一光电探测器D12、第二光电探测器D2 9和第三光电探测器D3 8构成互易结构3×3光纤陀螺光路。

本发明的第二方面，提出一种互易结构3×3光纤陀螺的使用方法，基于上述的互易结构3×3光纤陀螺实施，所述使用方法包括：