一種多光纖環串聯的單軸光纖陀螺儀及多光纖環串聯方法

2023-05-14 23:34:26

一種多光纖環串聯的單軸光纖陀螺儀及多光纖環串聯方法
【專利摘要】本發明公開了一種多光纖環串聯的單軸光纖陀螺儀及多光纖環串聯方法，通過將兩個或兩個以上光纖環串聯組成光纖陀螺的一個敏感軸，同時按照特定的順序和方法採用一根完整的光纖完成多個光纖環的繞制，保證光纖陀螺的互易性要求並不增加額外的熔接點，使光纖陀螺更靈活地適應應用系統的安裝要求。
【專利說明】一種多光纖環串聯的單軸光纖陀螺儀及多光纖環串聯方法

【技術領域】
[0001]本發明具體是涉及一種多光纖環串聯的單軸光纖陀螺儀及多光纖環串聯方法，由兩個或兩個以上光纖環串聯組成單軸光纖陀螺的敏感環，用於安裝條件特殊的角速率測量應用。

【背景技術】
[0002]光纖陀螺是一種較新型的角速率傳感器，由於其高精度、高帶寬、大動態範圍等特點在慣性導航、姿態控制、慣性穩定等領域均得到了廣泛的應用。光纖陀螺是基於薩格奈克效應原理工作的光纖幹涉儀。其原理是在環形幹涉儀中，兩束反向傳播的光會發生幹涉；當環形幹涉儀相對於慣性空間有角速率運動時，兩束反向傳播的光由於薩格奈克相移產生相位差，相位差大小正比於角速率大小，通過幹涉方法得到相位差大小即可計算角速率信息。薩格奈克相移與旋轉角速率Ω關係如下:
[0003]

【權利要求】
1.一種多光纖環串聯的單軸光纖陀螺儀，其特徵在於:包括光源(I)、光電探測器(2)、光纖耦合器(3)、集成相位調製器(4)、兩個或兩個以上光纖環串聯組成的光纖環系統(7)和信號處理電路(6)，採用分成幾個子系統的安裝方式，或是集成安裝方式安裝。
2.根據權利要求1所述的一種多光纖環串聯的單軸光纖陀螺儀，其特徵在於:分成幾個子系統的安裝方式是將光源(I)、光電探測器(2)、光纖耦合器(3)、信號處理電路(6)固定安裝組成信號處理單元(12)，集成相位調製器(4)固定安裝於其中一個光纖環上，或者固定安裝於光纖陀螺所測量運動機構(8)上，通過連接光纖(9)及模擬信號線(10)與信號處理單元(11)連接；光纖環系統(7)中每個光纖環設計單獨的安裝機構，安裝於應用系統後各光纖環敏感軸平行且方向一致。
3.根據權利要求1所述的一種多光纖環串聯的單軸光纖陀螺儀，其特徵在於:集成安裝方式是將光源(I)、光電探測器(2)、光纖耦合器(3)、集成相位調製器(4)、光纖環系統(7)、信號處理電路(6)固定安裝於殼體(12)中，光纖環系統(7)中的各個光纖環的敏感重合且方向一致。
4.一種多光纖環串聯的單軸光纖陀螺儀的多光纖環串聯方法，其特徵在於:將一根完整的光纖直接繞制在兩個或兩個以上光纖環上，組成串聯的多光纖環系統，所述繞制順序和方法如下: 1)記光纖總長度為L，光纖環個數為N，取光纖中點，即長度為L/2位置，作為四極對稱繞法、或交叉子四極對稱繞法、或八極對稱繞法的中點，在起始光纖環上按照四極對稱繞法、或交叉子四極對稱繞法、或八極對稱繞法繞制第一隻光纖環，繞制長度為L/N ;此時兩側尾纖長度各為(N-1) L/2N; 2)將兩根尾纖通過串聯光纖環的弧形槽弓I入串聯光纖環，其中與前一隻光纖環連接部分的兩根光纖長度保持一致；以引入串聯光纖環時兩根光纖交叉點作為四極對稱繞法、或交叉子四極對稱繞法、或八極對稱繞法的中點，在串聯光纖環上按照四極對稱繞法、或交叉子四極對稱繞法、或八極對稱繞法繞制光纖環，繞制長度為L/N ； 3)重複2)中的過程，直至所有光纖環繞制完成；最後一隻串聯光纖環的兩隻出纖作為光纖環系統的出纖，用於與集成相位調製器連接。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於:光纖為單模光纖，或者為保偏光纖，其長度比光纖環系統中所需光纖總長度長I至2米。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於:光纖環的直徑、繞纖部分形狀體積均相同；其中一隻光纖環為起始光纖環，只有兩根出纖；其他光纖環為串聯光纖環，分別有兩根入纖和兩根出纖。
【文檔編號】G01C19/72GK104180798SQ201410473380
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月16日 優先權日:2014年9月16日
【發明者】張超, 毛耀, 向思樺, 扈宏毅, 任戈 申請人:中國科學院光電技術研究所