本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置及在線對準方法，裝置包括反饋放大調(diào)制單元、干涉輸出單元、以及同時與反饋放大調(diào)制單元和干涉輸出單元連接的邏輯控制芯片、與邏輯控制芯片連接的晶振、以及與邏輯控制芯片連接的計算機系統(tǒng)。所述方法步驟包括：A、產(chǎn)生階梯式變化的調(diào)制波形，B、光纖敏感環(huán)路干涉輸出，C、計算機系統(tǒng)接收處理，D、產(chǎn)生緩慢精細變化的調(diào)制波形，E、光纖敏感環(huán)路輸出，F(xiàn)、計算機系統(tǒng)接收、判斷，以及G、調(diào)制精對準。本發(fā)明專利技術(shù)優(yōu)點是：能對采樣數(shù)據(jù)的雙極值進行精確掃描鎖定、處理，達到調(diào)制電壓的精確對準的目的；采用數(shù)字最低有效位累加的調(diào)制電壓輸出方式，精確度達到陀螺工作時的極限。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種在線對準裝置及在線對準方法，尤其是涉及。
技術(shù)介紹
光纖陀螺與傳統(tǒng)的機械陀螺相比，無任何運動部件，結(jié)構(gòu)相對簡單、重量輕、啟動快、靈敏度高、動態(tài)范圍寬、可靠性高、可直接采用數(shù)字輸出，在機動載體和軍事上的應(yīng)用十分理想。與環(huán)形激光陀螺相比，光纖陀螺不需要光學(xué)鏡片的高精密加工、光腔的嚴格密封和機械偏置技術(shù)，有效克服了激光陀螺的閉鎖現(xiàn)象。作為新型高性能慣性儀表，光纖陀螺代表了未來高精度陀螺儀表的發(fā)展方向。在采用數(shù)字閉環(huán)信號處理的中高精度光纖陀螺中，用到一個非常關(guān)健的相位調(diào)制器件-銀酸鋰多功能集成光學(xué)器件(Multifunction Integrated Optical Components,簡稱MIOC)。MIOC集分束/合束、起偏/檢偏、相位調(diào)制三種功能于一體，光纖陀螺利用MIOC對光波進行相位反饋實現(xiàn)閉環(huán)。通過在MIOC電極上輸入一定的電壓調(diào)制信號，使光波產(chǎn)生與電信號成比例的相位差，用來抵消由于Sagnac效應(yīng)所產(chǎn)生的相位差。由調(diào)制電場導(dǎo)致波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠óa(chǎn)生的相位差為Α MT Y^ELΔΦ = ^_ >1 式中P力調(diào)制電場，單位v/m; ;73為鈮酸鋰晶體主軸方向的折射率；為鈮酸 Eei鋰晶體的電-光張量系數(shù)；I為鈮酸鋰晶體光波導(dǎo)的長度，單位是m 為在波導(dǎo)中傳輸光波的波長，單位是Mm。外加電壓與相位差是線性關(guān)系。對應(yīng)于ΔΦ = π時的調(diào)制電壓稱為MIOC的半波電壓，在光纖陀螺中，通過MIOC的半波電壓來求調(diào)制系數(shù)，并將該系數(shù)標定于整個器件，在其它相位點都通過該系數(shù)來調(diào)整加到電極上的電壓值。相位調(diào)制電壓的對準情況是影響高精度陀螺標度因數(shù)線性度的關(guān)健，差的調(diào)制電壓對準會導(dǎo)致陀螺出現(xiàn)漂移。目前常用的半波電壓測量系統(tǒng)是利用鋪開的光纖陀螺光路，通過更換被測MIOC實現(xiàn)對每個器件的標定。依據(jù)是光纖陀螺的調(diào)制輸出響應(yīng)Ρ(Αφ) = P0 根據(jù)上式，當(dāng)相位差為n時，干涉光功率有最小值。測量時，利用光纖環(huán)圈本征頻率一半的方波電信號作用在MIOC推挽調(diào)制電極上，從O開始逐漸向大調(diào)節(jié)方波幅值F5，當(dāng)干涉光功率輸出或探測器輸出最低時，調(diào)制幅度即對應(yīng)MIOC的半波電壓。這種測量方法存在的問題是①忽略了 MIOC固有相位差Δ&和地球轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的相位差Δ05.的影響；@MI0C對于不同的陀螺光源和敏感環(huán)路，其調(diào)制系數(shù)并不完全一致；③將MIOC固定封裝在光纖陀螺內(nèi)部后，會因為調(diào)制電極板變形、溫度場分布變化等因素導(dǎo)致調(diào)制系數(shù)發(fā)生變化；④以測試標稱值為標準，測試儀表誤差會帶入到陀螺系統(tǒng)中，使調(diào)制電壓不準確
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)主要目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置，是消除地球轉(zhuǎn)速、MIOC固有相位調(diào)制和固化封裝對半波電壓測量的影響的一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置。該裝置是利用每只封裝完成的光纖陀螺本身的光路和電路進行調(diào)制電壓對準，不需搭建專門的測試和調(diào)整系統(tǒng)，能對采樣數(shù)據(jù)的雙極值進行精確掃描鎖定、處理，達到調(diào)制電壓的精確對準的目的；采用數(shù)字最低有效位累加的調(diào)制電壓輸出方式，精確度達到陀螺工作時的極限。本專利技術(shù)另一個目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供了一種用本專利技術(shù)裝置進行的光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準方法。本專利技術(shù)的一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置技術(shù)方案是 一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置，包括與光纖陀螺敏感環(huán)路連接的反饋放大調(diào)制單元、與光纖陀螺敏感環(huán)路連接的干涉輸出單元、以及同時與反饋放大調(diào)制單元和干涉輸出單元連接的邏輯控制芯片、與邏輯控制芯片連接的晶振、以及與邏輯控制芯片連接的計算機系統(tǒng)。在上述的一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置，所述的邏輯控制芯片包括存在邏輯聯(lián)系的濾波及采樣模塊、計數(shù)模塊以及方波發(fā)生模塊；上述反饋放大調(diào)制單元與所述方波發(fā)生模塊連接；上述干涉輸出單元與所述濾波及采樣模塊連接；上述晶振與所述計數(shù)模塊連接；所述計數(shù)模塊和濾波及采樣模塊還同時與上述計算機系統(tǒng)連接。在上述的一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置，所述光纖陀螺敏感環(huán)路包括寬譜光源、光纖耦合器、被測相位調(diào)制器、光纖環(huán)圈以及PIN-FET光接收組件；寬譜光源與光纖率禹合器的一個輸入端相連，被測相位調(diào)制器的輸入端與光纖稱合器的輸出端相連，被測相位調(diào)制器的輸出端與光纖環(huán)圈相連，PIN-FET光接收組件與光纖稱合器的另一個輸入端相連。在上述的一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置，所述反饋放大調(diào)制單元包括依次連接的D/A轉(zhuǎn)換器和功放，所述功放與被測相位調(diào)制器的調(diào)制電極連接，其中，D/A轉(zhuǎn)換器采用外部參考源。在上述的一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置，所述的干涉輸出單元包括一個A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器分別與PIN-FET光接收組件以及濾波及采樣模塊連接。用本專利技術(shù)裝置進行光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準方法技術(shù)方案包括如下步驟 A、產(chǎn)生階梯式變化的調(diào)制波形編程實現(xiàn)方波發(fā)生模塊，產(chǎn)生幅度隨時間階梯式變化的調(diào)制波形；B、光纖敏感環(huán)路干涉輸出調(diào)制作用使光纖敏感環(huán)路干涉輸出為調(diào)制幅度的余弦響應(yīng)； C、計算機系統(tǒng)接收處理計算機系統(tǒng)接收處理后的干涉輸出，并對雙極值區(qū)域進行鎖定; D、產(chǎn)生緩慢精細變化的調(diào)制波形針對鎖定區(qū)域，產(chǎn)生幅度隨時間緩慢精細變化的調(diào)制波形； E、光纖敏感環(huán)路輸出光纖敏感環(huán)路干涉輸出； F、計算機系統(tǒng)接收、判斷計算機系統(tǒng)接收，并對雙極值區(qū)域進行判斷； G、調(diào)制精對準根據(jù)結(jié)果，調(diào)整反饋數(shù)字信號區(qū)間和D/A轉(zhuǎn)換器外部參考源。所述的光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準方法，其步驟A中所述的方波為發(fā)生模塊產(chǎn)生占空比為1:1，周期為陀螺環(huán)路的渡越時間2倍，幅值變化至少包含OK相位。所述的光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準方法，其步驟A中及步驟D中的方波每次上升幅度為數(shù)字輸出的最小值，或較小值。所述的光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準方法，其步驟D中的方波幅值變化比步驟A中的方波幅值變化緩慢。本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點1.從理論和操作方法上消除了地球轉(zhuǎn)速、MIOC固有相位調(diào)制和固化封裝對半波電壓測量的影響；2.利用每只封裝完成的光纖陀螺本身的光路和電路進行調(diào)制電壓對準，不需搭建專門的測試和調(diào)整系統(tǒng)；3.方法中的調(diào)制波形和數(shù)據(jù)輸出均由邏輯處理單元給出，僅需改變信號處理電路的邏輯控制程序即可實現(xiàn)MIOC調(diào)制標準值的精確測量；4.采用數(shù)字最低有效位累加的調(diào)制波形輸出方式，精確度達到陀螺工作時的極限。附圖說明圖I為本專利技術(shù)中光纖陀螺敏感環(huán)路構(gòu)成示意圖。圖2為本專利技術(shù)中調(diào)制波形隨時間序列的變化。圖3為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖4為本專利技術(shù)中敏感環(huán)路干涉儀調(diào)制響應(yīng)輸出曲線。圖5為采用本專利技術(shù)的裝置進行光纖陀螺調(diào)制電壓在線對準的方框圖。具體實施例方式下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進一步具體的說明。實施例I :如附1-4所示是本專利技術(shù)的一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置的實施例，所述裝置它包括與光纖陀螺敏感環(huán)路連接的反饋放大調(diào)制單元、與光纖陀螺敏感環(huán)路連接的干涉輸出單元、以及同時與反饋放大調(diào)制單元和干涉輸出單元連接的邏輯控制芯片、與邏輯控制芯片連接的晶振、以及與邏輯控制芯片連接的計算機系統(tǒng)。所述的邏輯控制芯片包括依次連接的濾波及采樣模塊、計數(shù)模塊以及方波發(fā)生模塊；上述反饋放大調(diào)制單元與所述方波發(fā)生模塊連接；上述干涉輸出單元與所述本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種光纖陀螺調(diào)制電壓的在線對準裝置，其特征在于，包括與光纖陀螺敏感環(huán)路連接的反饋放大調(diào)制單元、與光纖陀螺敏感環(huán)路連接的干涉輸出單元、以及同時與反饋放大調(diào)制單元和干涉輸出單元連接的邏輯控制芯片、與邏輯控制芯片連接的晶振、以及與邏輯控制芯片連接的計算機系統(tǒng)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張琛，陸家兵，黃根旺，朱牡丹，
申請(專利權(quán))人：中國船舶重工集團公司第七一七研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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