專利名稱：一種光纖陀螺儀信號處理裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陀螺儀，尤其涉及一種光纖陀螺儀信號處理裝置及其方法。
背景技術(shù)：
光纖陀螺儀是一種測量微小轉(zhuǎn)動角速度或者角位移的裝置，按照其工作原理可以分為三類干涉式光纖陀螺，諧振式光纖陀螺和布里淵散射式光纖陀螺。其中以干涉式光纖陀螺最為成熟。中、低精度的干涉式光纖陀螺已經(jīng)進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化階段，被廣泛應(yīng)用于航空、 航天、潛艇以及其他工業(yè)系統(tǒng)中。光纖陀螺儀的原理為薩格納克(sagnac)效應(yīng)。薩格納克效應(yīng)是指在閉合光路中， 由光源發(fā)出的光被分成兩束，這兩束光分別沿順時針方向和逆時針方向進(jìn)入光纖環(huán)，并且發(fā)生干涉，當(dāng)此閉合光路沒有轉(zhuǎn)動時，順時針方向和逆時針方向的兩束光的相位差為零；當(dāng)閉合光路轉(zhuǎn)動時，順、逆時針兩束光之間就會有一個相位差。通過測量相位差就可以得到閉合光路轉(zhuǎn)動的角速度。在實(shí)際應(yīng)用中，檢測相位差的方法如下用光電二極管探測順、逆時針兩束光發(fā)生干涉后的光信號，并將光電二極管輸出的電流信號經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換，放大和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后送入主計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，從而得到相位差的值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖陀螺儀信號處理裝置及其方法。光纖陀螺儀信號處理裝置包括光源、3X3耦合器、光纖傳感環(huán)、第一光電探測器、 第二光電探測器、電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路和主計(jì)算機(jī)；由光源發(fā)出的光經(jīng)過3X3耦合器進(jìn)入光纖傳感環(huán)，光纖傳感環(huán)的輸出信號進(jìn)入第一光電探測器、電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路和主計(jì)算機(jī)，同時光纖傳感環(huán)的輸出信號進(jìn)入第二光電探測器、電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路和主計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，在轉(zhuǎn)速小的情況下其輸出結(jié)果正比于薩格納克相移Φρ光纖陀螺儀信號處理方法是由光源發(fā)出的光通過3X3耦合器進(jìn)入光纖傳感環(huán)后，光纖傳感環(huán)輸出的光被第一光電探測器、第二光電探測器分別轉(zhuǎn)換成電流輸出，第一光電探測器、第二光電探測器的輸出電流分別如下第一光電探測器的輸出電流為
權(quán)利要求
1. 一種光纖陀螺儀信號處理裝置，其特征在于包括光源(1)、3X3耦合器(2)、光纖傳感環(huán)(3)、第一光電探測器(4)、第二光電探測器(5)、電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路(6) 和主計(jì)算機(jī)(7)；由光源(1)發(fā)出的光經(jīng)過3X3耦合器(2)進(jìn)入光纖傳感環(huán)(3)，光纖傳感環(huán)的輸出信號進(jìn)入第一光電探測器(4)、電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路(6)和主計(jì)算機(jī)(7)，同時光纖傳感環(huán)的輸出信號進(jìn)入第二光電探測器(5)、電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路(6)和主計(jì)算機(jī)(7)進(jìn)行運(yùn)算，在轉(zhuǎn)速小的情況下其輸出結(jié)果正比于薩格納克相移
2. 一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的光纖陀螺儀信號處理方法，其特征在于由光源 (1)發(fā)出的光通過3X3耦合器(2)進(jìn)入光纖傳感環(huán)(3)后，光纖傳感環(huán)(3)輸出的光被第一光電探測器(4)、第二光電探測器(5)分別轉(zhuǎn)換成電流輸出，第一光電探測器(4)、第二光電探測器(5)的輸出電流分別如下第一光電探測器(4)的輸出電流為D, = ^pL 1 ++(1)2 「 第二光電探測器(5)的輸出電流為Ds=、pL·(2)其中ρ是光電探測器的響應(yīng)度，I1是光源強(qiáng)度，φ5為薩格納克相移；第一光電探測器(4)的電流信號經(jīng)過電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成模塊(6)中的一轉(zhuǎn)換電路，得到一組數(shù)字量，第二光電探測器(5)的電流信號經(jīng)過電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路(6)中的另一轉(zhuǎn)換電路，得到另一組數(shù)字量，然后將兩組數(shù)字量送入主計(jì)算機(jī)，當(dāng)光纖陀螺儀轉(zhuǎn)速小的情況下，按如下公式進(jìn)行運(yùn)算其中Ζλ為光電探測器4的輸出電流，Bs為光電探測器5的輸出電流,φ5為薩格納克相移。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖陀螺儀信號處理裝置及其方法。它包括光源、3×3耦合器、光纖傳感環(huán)、第一光電探測器、第二光電探測器、電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路和主計(jì)算機(jī)；由光源發(fā)出的光經(jīng)過3×3耦合器進(jìn)入光纖傳感環(huán)，光纖傳感環(huán)的輸出信號進(jìn)入第一光電探測器、電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路和主計(jì)算機(jī)，同時光纖傳感環(huán)的輸出信號進(jìn)入第二光電探測器、電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路和主計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，在轉(zhuǎn)速小的情況下其輸出結(jié)果正比于薩格納克相移。本發(fā)明采用單片電流/數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路實(shí)現(xiàn)了電流/電壓轉(zhuǎn)換，信號放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換三個功能。這極大的提高了系統(tǒng)的集成度，并且使可靠性有很大提高。
文檔編號G01C19/72GK102353374SQ20111030302
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者劉樹俊, 周柯江, 潘舒明, 胡科可 申請人:浙江大學(xué)