一种谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统技术方案

本实用新型专利技术属于谐振式光纤陀螺技术，涉及一种谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统。所述谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统包括谐振跟踪粗调系统以及谐振跟踪微调系统，所述谐振跟踪粗调系统以及谐振跟踪微调系统分别与激光器的激光驱动相连，且谐振跟踪粗调系统具有一长度以及连接关系与谐振跟踪微调系统内光纤敏感环近似的参考谐振腔。本实用新型专利技术采用粗细两路稳频的方法，在系统中引入参考谐振腔进行光纤环谐振频率的粗调，使得激光器与光纤环的频率落入微调稳频电路的范围，这样在保证激光器不脱锁的同时保证频率锁定精度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于谐振式光纤陀螺技术，涉及一种谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统。
技术介绍
谐振式光纤陀螺集成了激光陀螺和干涉式光纤陀螺的优点，能够利用很短的光纤以及低成本实现导航级以及更高级别性能。其测量功能的实现通过将窄线宽激光器频率时刻锁定至敏感光纤环的谐振频率，而敏感光纤环的谐振频率由载体转速确定。谐振频率跟踪技术是谐振式光纤陀螺的核心技术之一，其跟踪精度直接关系到谐振式光纤陀螺的精度。如图1所示，传统的频率跟踪方法利用相位调制器对输出光纤环的光束进行频率调制(通过相位调制实现)，这使得谐振环输出振荡光强，该振荡光束由光纤导入光纤探测器，探测器输出信号进入前处理电路以及相敏解调电路得到激光器频率与光纤谐振环谐振频率的差别，该差频信号通过激光驱动电路传递至激光器进行频率跟踪。背向散射噪声时谐振式光纤陀螺的主要噪声之一，背向散射噪声的影响主要包括背散光波本身的影响和背散射光波与信号光波之间的相干光强的影响，需要采用抑制入射谐振腔光波载波分量的方法。然而载波抑制方法需要将相位调制器调制振幅限定在特定的工作点上，该要求联合陀螺系统信噪比要求，调制/解调电路所给误差信号只有几百KHz。然而外部温度改变导致谐振环谐振频率漂移极大，达到几十兆赫兹数量级，温度抖动产生光纤环谐振频率漂移极有可能超出该范围，导致谐振跟踪电路失效。传统的解决方法是控制陀螺操作环境、降低温度抖动，然而这样会导致陀螺体积的庞大以及成本的提升。
技术实现思路
本技术的目的是：提供了一种能够有效提高谐振式光纤陀螺谐振跟踪系统的动态范围，提升光纤陀螺环境适应性的谐振频率跟踪系统。本技术的技术方案是：一种谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统，其包括谐振跟踪粗调系统以及谐振跟踪微调系统，所述谐振跟踪粗调系统以及谐振跟踪微调系统分别与激光器的激光驱动相连，且谐振跟踪粗调系统具有一长度以及连接关系与谐振跟踪微调系统内光纤敏感环近似的参考谐振腔。所述谐振跟踪粗调系统由参考谐振腔和谐振跟踪电路组成，其谐振跟踪电路结构与微调系统的谐振跟踪电路结构相同，也包括顺次连接的PM模块、振荡器、相敏解调器、前处理电路以及光电二极管，所述参考谐振腔为一长度与光纤敏感环基本相同的光纤环，其两端分别与PM模块及光电二极管连接。本技术的优点是：本技术采用粗细两路稳频的方法，在系统中引入参考谐振腔进行光纤环谐振频率的粗调，使得激光器与光纤环的频率落入微调稳频电路的范围，这样在保证激光器不脱锁的同时保证频率锁定精度。附图说明图1是传统光纤谐振环频率跟踪系统示意图；图2是本技术谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统示意图，其中，1-激光器，2-激光驱动系统，3-相位调制器，4-振荡器，5-相敏解调系统，6-前放大电路，7-光电二极管，8-敏感光纤环，9-参考谐振腔。具体实施方式下面结合附图和对本技术做进一步说明：请参阅图2，本技术谐振式光纤陀螺的光纤环谐振频率跟踪系统包括谐振跟踪粗调系统以及谐振跟踪微调系统。所述谐振跟踪微调系统由光纤敏感环和谐振跟踪电路组成。其中，谐振跟踪电路包括顺次连接的PM模块、振荡器、相敏解调器、前处理电路以及光电二极管。PM模块及光电二极管分别与光纤敏感环连接，同时，PM模块连接激光输出，用于对激光进行相位调制，相敏解调器连接激光驱动模块，用于提供差频信号对激光进行控制。所述谐振跟踪粗调系统由参考谐振腔和谐振跟踪电路组成。其谐振跟踪电路结构与微调系统的谐振跟踪电路结构相同，也包括顺次连接的PM模块、振荡器、相敏解调器、前处理电路以及光电二极管。所述参考谐振腔为一长度与光纤敏感环基本相同的光纤环，其两端分别与PM模块与光电二极管连接。本技术谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统工作时，先由谐振腔跟踪粗调系统PM模块对激光输出进行高频调制，然后参考谐振腔对调制激光光束进行鉴频，由光电二极管、前处理电路及相敏解调器对鉴频信号进行处理后给出差频信号，控制激光驱动模块，对激光频率进行粗调。然后由谐振腔跟踪微调系统的PM模块对经粗调后的激光输出进行高频调制，然后光纤敏感环对调制激光光束进行鉴频，由光电二极管、前处理电路及相敏解调器对鉴频信号进行处理后给出差频信号，控制激光驱动模块，对激光频率进行微调，实现对光纤陀螺的谐振频率高精度跟踪。由于没有载波抑制条件的限制，谐振跟踪粗调系统所用相位调制器调制频率可以远大于微调系统，等效于对激光器进行很宽范围的频率调制，扩大谐振跟踪粗调系统的动态范围(约几十兆赫兹)，在温度变化恶劣的情况下也可以将激光器频率与光纤敏感环频差锁定至谐振跟踪微调系统动态范围内；谐振跟踪微调系统以粗调系统为基础，以光纤敏感环为频率跟踪目标，在载波抑制特征点上，对几百KHz的频率失谐进行补偿，在不脱锁的情况下保证光纤环谐振频率跟踪精度。相比于现有谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统，本技术动态范围大，能够在恶劣的温度环境下保证谐振环谐振跟踪精度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统，其特征在于，包括谐振跟踪粗调系统以及谐振跟踪微调系统，所述谐振跟踪粗调系统以及谐振跟踪微调系统分别与激光器的激光驱动相连，且谐振跟踪粗调系统具有一长度以及连接关系与谐振跟踪微调系统内光纤敏感环近似的参考谐振腔。

【技术特征摘要】
1.一种谐振式光纤陀螺谐振频率跟踪系统，其特征在于，包括谐振
跟踪粗调系统以及谐振跟踪微调系统，所述谐振跟踪粗调系统以及谐振
跟踪微调系统分别与激光器的激光驱动相连，且谐振跟踪粗调系统具有
一长度以及连接关系与谐振跟踪微调系统内光纤敏感环近似的参考谐振
腔。
2.根据权利要求1所述的谐振式光纤陀螺谐振频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷兴，李俊，胡强，闻茗萱，傅鑫，王珂，
申请(专利权)人：中国航空工业第六一八研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61