專利名稱：滿足互易性的分體式光纖陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖陀螺儀，尤其涉及一種滿足互易性的分體式光纖陀螺儀。
背景技術(shù)：
光纖陀螺儀作為新一代慣性導(dǎo)航的關(guān)鍵傳感器，因其無可比擬的抗沖擊、 抗干擾、高精度、大動態(tài)而備受關(guān)注，發(fā)展迅速。其應(yīng)用范圍越來越廣泛，特 別在精度與體積重量要求均較苛刻、環(huán)境惡劣的場合發(fā)揮著不可替代的作用。 但是，傳統(tǒng)的光纖陀螺儀將敏感環(huán)、光源、探測器等各個器件和所有的電路板 裝在一個支架(罩)中，無法做到足夠小而滿足日益增長的對陀螺儀小型化、 微型化的需求。
目前很多慣導(dǎo)系統(tǒng)中對敏感單元的體積、重量有著嚴苛的限制，而對于后 端信號處理等部分留有相當?shù)目臻g，允許安放較大的部件。
傳統(tǒng)的光纖陀螺儀由于把敏感環(huán)、光源、探測器等各個器件及所有的電路
板都集中在一起，從而造成光纖陀螺儀的體積都比較大，重量都比較重；但是 目前很多慣導(dǎo)系統(tǒng)中對敏感單元的體積、重量有著嚴苛的限制，從而使得傳統(tǒng) 的光纖陀螺儀無法滿足這些應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述當前傳統(tǒng)光纖陀螺與應(yīng)用的矛盾，本發(fā)明的目的在于提供一 種滿足互易性的分體式光纖陀螺儀，是將光纖陀螺中較小的敏感光纖環(huán)與處理 電路板、光源等分開，就能形成體積小，重量輕的敏感單元。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
技術(shù)方案l:
1) 前端敏感單元包括光纖環(huán)和Y波導(dǎo)相位調(diào)制器；光纖環(huán)兩端分別與Y 波導(dǎo)相位調(diào)制器的兩輸出端連接；
2) 后端處理單元包括信號處理電、光耦合器、激光光源、光探測器和光纖 陀螺信號輸入輸出接口；激光光源的輸出端和光探測器的輸入端分別與光耦合 器的一端相連接，光耦合器的另一端通過第一光纖與前端敏感單元中的Y波導(dǎo) 相位調(diào)制器的輸入端相連；信號處理電路的第一、第二輸出用信號線分別與激 光光源、光探測器，第三輸出用信號線和前端敏感單元中Y波導(dǎo)相位調(diào)制器的
3控制端相連；
3)前后端的連接的通信線由兩根控制Y波導(dǎo)的信號線和第一光纖組成。 技術(shù)方案2:
1) 前端敏感單元包括光纖環(huán)、Y波導(dǎo)相位調(diào)制器和光耦合器組成；光纖環(huán) 兩端分別與Y波導(dǎo)相位調(diào)制器的兩輸出端連接；Y波導(dǎo)相位調(diào)制器的輸入端經(jīng) 第二光纖與光耦合器的一端相連接；
2) 后端處理單元包括信號處理電路、激光光源、光探測器和光纖陀螺信號 輸入輸出接口；激光光源的輸出端和光探測器的輸入端分別通過第三、第四光 纖和前端敏感單元中的第五、第六光纖分別與前端敏感單元中光耦合器的另一 端相連接；信號處理電路的第一、第二輸出用信號線分別與激光光源、光探測 器，第三輸出用信號線和前端敏感單元中Y波導(dǎo)相位調(diào)制器的控制端相連；
3) 前后端的連接的通信線由兩根控制Y波導(dǎo)的信號線和第三、第四光纖組成。
分體式光纖陀螺儀，如果單獨將敏感環(huán)放在一邊，雖然獲得最小的敏感單 元，但它將破壞陀螺互易性，造成陀螺儀的漂移，系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作。因此上 述兩種結(jié)構(gòu)的分體式光纖陀螺儀滿足了陀螺的互易性，不會造成陀螺儀的漂移， 系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作，同時又能滿足敏感單元小型化，微型化的需求。
本發(fā)明與傳統(tǒng)光纖陀螺儀相比，具有的有益效果是
滿足互易性的光纖陀螺儀分為前端敏感單元和后端處理單元的結(jié)構(gòu)解決了 傳統(tǒng)光纖陀螺儀不能實現(xiàn)的小型化、微型化的難題，而且使得光纖陀螺的敏感 單元根據(jù)應(yīng)用的場合的不同設(shè)計相應(yīng)的大小、形狀等，其與后端處理單元的距 離可以根據(jù)前后端線路的連接長短方便地調(diào)節(jié)。由此使得光纖陀螺儀在各個嚴 苛的場合的應(yīng)用得到很大的擴展。而且由于滿足互易性，不會造成漂移，使得 光纖陀螺的整體性能與傳統(tǒng)光纖陀螺儀相比不會受到影響，這是傳統(tǒng)光纖陀螺 無法比擬的。


圖1是光耦合器置于后端處理單元的滿足互易性的分體式光纖陀螺儀(光 耦合器后置式)的系統(tǒng)示意圖。
圖2是光耦合器置于前端敏感單元的滿足互易性的分體式光纖陀螺(光耦 合器前置式)的系統(tǒng)示意圖。
圖中l(wèi).后端處理單元；2.前端敏感單元；3.通信線路；4.激光光源；5.光耦 合器；6.Y型波導(dǎo)相位調(diào)制器；7.光纖環(huán)；8.光纖；9.信號線；IO.光探測器；11.信號處理電路；12.光纖陀螺儀的輸入輸出接口； 13.光纖；14.光纖；15.光纖；16.光纖；17.光纖；
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的第一種實施方式，將光耦合器后置式的分體式光纖 陀螺儀。由前端敏感單元和后端處理單元組成；其中
1) 前端敏感單元2:包括光纖環(huán)7和Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6;光纖環(huán)7兩端分 別與Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6的兩輸出端連接；
2) 后端處理單元1:包括信號處理電路ll、光耦合器5、激光光源4、光探 測器10和光纖陀螺信號輸入輸出接口 12;激光光源4的輸出端和光探測器10 的輸入端分別與光耦合器5的一端相連接，光耦合器5的另一端通過光纖8與 前端敏感單元2中的Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6的輸入端相連；信號處理電路11的第 一、第二輸出用信號線分別與激光光源4、光探測器10，第三輸出用信號線9 和前端敏感單元2中Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6的控制端相連。
光纖環(huán)7和Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6組成前端敏感單元2，光纖環(huán)7兩端分別 與Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6的兩輸出端連接。Y波導(dǎo)相位調(diào)制器作用是對光進行分 束、調(diào)制和起偏作用，它的分束端分別與光纖環(huán)7的兩端相連接，另一端作為 一個與后端相連的接口引出來，Y波導(dǎo)相位調(diào)制器的控制信號也作為前端敏感 單元的接口引出來與后端處理單元相連。
信號處理電路ll、光耦合器5、激光光源4、光探測器10和光纖陀螺信號 輸入輸出接口 12組成后端處理單元1，其中激光光源4的輸出端和光探測器10 的輸入端分別與光耦合器5的一端相連接，光耦合器5的另一端通過光纖8與 前端敏感單元2中的Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6的輸入端相連；信號處理電路11的第 一、第二輸出用信號線分別與激光光源4、光探測器10，第三輸出用信號線9 和前端敏感單元2中Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6的控制端相連；信號處理電路11是 一塊專用的光纖陀螺處理電路，它主要調(diào)制激光器4作為光源、處理光探測器 IO接收到的光干涉信號、產(chǎn)生對Y波導(dǎo)的控制信號，還有把處理結(jié)果返回到陀 螺信號的輸入輸出接口 12。三端光耦合器5的二端分別接激光器輸出和光探測 器，另一端作為后端信號處理單元與前端敏感單元的接口與前端敏感單元接口 相連接。信號處理電路產(chǎn)生的對Y波導(dǎo)的控制信號也作為后端處理單元與前端 敏感單元的接口與前端敏感單元接口的相連接。
前端敏感單元2和后端處理單元1通過通信線3連接，它包括兩根控制Y 波導(dǎo)相位調(diào)制器的信號線9和光纖8組成。如圖2所示的是本發(fā)明的第二種實施方式，將光耦合器前置式的分體式光 纖陀螺儀。光纖環(huán)7、 Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6和光耦合器5組成前端敏感單元2， 光纖環(huán)7兩端分別與Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6的兩輸出端連接；Y波導(dǎo)相位調(diào)制器 6的輸入端通過光纖17與光耦合器5的一端相連接。Y波導(dǎo)相位調(diào)制器作用是 對光進行分束、調(diào)制和起偏作用。
信號處理電路ll、激光光源4、光探測器10和光纖陀螺信號輸入輸出接口 12組成后端處理單元1;激光光源4的輸出端和光探測器10的輸入端分別通過 兩根光纖13、 14與與前端敏感單元2中光耦合器5的另一端引出的光纖15、 16 相連接；信號處理電路ll的第一、第二輸出用信號線分別與激光光源4、光探 測器10，第三輸出用信號線9和前端敏感單元2中Y波導(dǎo)相位調(diào)制器6的控制 端相連。信號處理電路ll是一塊專用的光纖陀螺處理電路，它主要調(diào)制激光器 4作為光源、處理光探測器10接收到的光干涉信號、產(chǎn)生對Y波導(dǎo)相位調(diào)制器 的控制信號，還有把處理結(jié)果返回到陀螺信號的輸入輸出接口 12。信號處理電 路產(chǎn)生的對Y波導(dǎo)的控制信號也作為后端處理單元與前端敏感單元的接口與前 端敏感單元接口的相連接。
前端敏感單元2和后端處理單元1通過通信線3連接由兩根控制Y波導(dǎo) 的信號線9和兩根光纖13、 14組成。
它與第一種方式的不同之處在于將光耦合器放到前端敏感單元中，這樣的
結(jié)構(gòu)同樣滿足互易性，不會引起漂移。
其中的信號處理電路、光耦合器、激光光源、光探測器、光纖環(huán)和光纖陀 螺信號輸入輸出接口用的是傳統(tǒng)光纖陀螺儀里面的部件，可以根據(jù)需要進行選 擇使用。
權(quán)利要求
1、一種滿足互易性的分體式光纖陀螺儀，其特征在于由前端敏感單元(2)和后端處理單元(1)組成；其中1)前端敏感單元(2)包括光纖環(huán)(7)和Y波導(dǎo)相位調(diào)制器(6)；光纖環(huán)(7)兩端分別與Y波導(dǎo)相位調(diào)制器(6)的兩輸出端連接；2)后端處理單元(1)包括信號處理電路(11)、光耦合器(5)、激光光源(4)、光探測器(10)和光纖陀螺信號輸入輸出接口(12)；激光光源(4)的輸出端和光探測器(10)的輸入端分別與光耦合器(5)的一端相連接，光耦合器(5)的另一端通過第一光纖(8)與前端敏感單元(2)中的Y波導(dǎo)相位調(diào)制器(6)的輸入端相連。信號處理電路(11)的第一、第二輸出用信號線分別與激光光源(4)、光探測器(10)，第三輸出用信號線(9)和前端敏感單元(2)中Y波導(dǎo)相位調(diào)制器(6)的控制端相連；3)前后端的連接的通信線(3)由兩根控制Y波導(dǎo)的信號線(9)和第一光纖(8)組成。
2、 一種滿足互易性的分體式光纖陀螺儀，其特征在于由前端敏感單元(2)和后端處理單元(l)組成；其中-1) 前端敏感單元(2):包括光纖環(huán)(7)、 Y波導(dǎo)相位調(diào)制器(6)和光耦合器(5)組成；光纖環(huán)(7)兩端分別與Y波導(dǎo)相位調(diào)制器(6)的兩輸出端連接；Y波導(dǎo)相位調(diào)制器(6)的輸入端經(jīng)第二光纖(17)與光耦合器(5)的一端相連接；2) 后端處理單元(1):包括信號處理電路(ll)、激光光源(4)、光探測器(10)和光纖陀螺信號輸入輸出接口(12);激光光源(4)的輸出端和光探測器(10)的輸入端分別通過第三、第四光纖(13、 14)和前端敏感單元(2)中的第五、第六光纖(15、16)分別與前端敏感單元(2)中光耦合器(5)的另一端相連接；信號處理電路(ll)的第一、第二輸出用信號線分別與激光光源(4)、光探測器(IO)，第三輸出用信號線(9)和前端敏感單元(2)中Y波導(dǎo)相位調(diào)制器(6)的控制端相連；3) 前后端的連接的通信線(3):由兩根控制Y波導(dǎo)的信號線(9)和第三、第四光纖(13、 14)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滿足互易性的分體式光纖陀螺儀。是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的關(guān)鍵傳感器。前端敏感單元，其作為光纖陀螺儀的敏感頭，包括光纖環(huán)和Y波導(dǎo)相位調(diào)制器，預(yù)留出相應(yīng)的光纖接口與Y波導(dǎo)的控制信號線輸入接口與后端相連接；后端處理單元，主要處理敏感頭的產(chǎn)生的干涉光信號、調(diào)制輸出激光至前端處理單元與輸出，包括信號處理電路、陀螺信號輸入輸出接口、光耦合器、激光光源和光探測器，同樣留出與前端敏感單元連接的光纖接口與Y波導(dǎo)控制信號輸出接口。本發(fā)明還有一種方式，就是將光耦合器從后端處理單元移到前端敏感單元，同樣滿足互易性條件。本發(fā)明的光纖陀螺儀在滿足互易性的前提下將光纖陀螺分體而大大壓縮了前端敏感單元的體積。
文檔編號G01C19/72GK101476889SQ20091009567
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者承 劉, 張立生, 王冬云, 舒曉武 申請人:浙江大學(xué)