【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学传感，具体涉及一种快速变温条件下硅光子陀螺稳定控制方法及硅光子陀螺。
技术介绍
1、随着技术发展和领域拓展，光学陀螺逐步向着小型化、低成本方向发展，传统光纤陀螺的小型化、低成本发展面临巨大挑战。近年来，硅基集成光学芯片取得突破并且在通信领域获得广泛应用，为光学陀螺实现集成化与小型化提供了新的思路-硅光子陀螺，将传统光纤陀螺中的各分立光学器件用硅基集成收发调制芯片取代，传统光纤环圈用片上硅基谐振腔芯片取代，其体积-重量-成本-功耗等将会大幅降低，因此硅光子陀螺成为了惯性器件重要发展方向。
2、硅光子陀螺通常需要工作在较为严苛的环境中，如典型工作温度区间在-45～65℃，温度速率达到1℃/min，有些极限应用甚至达到-55～85℃，温度速率高达5℃/min，在此环境下，硅光子陀螺的稳定工作极其困难，具体分析如下：硅光子陀螺的工作基础是以激光频率对谐振腔芯片谐振频率的快速、稳定跟踪为前提，但是传统光源普遍存在很大的温度-中心频率漂移，典型温度-中心频率漂移高达ghz/℃，而谐振腔芯片的温度-谐振频率通常也高达ghz/℃，光源中心频率和谐振频率漂移的变化非对称会导致光源中心频率无法快速、稳定、实时地跟踪住硅基谐振腔的谐振频率，一旦无法稳定跟踪，则往往造成陀螺输出误差，因此传统硅光子陀螺难以适应谐振频率大变温条件下的工程应用，迫切需要一种能够在快速变温条件下实现稳定控制，确保陀螺精确输出载体转速信号的方法和装置。
技术实现思路
1、针对现有技术中陀螺在快速变温条
2、本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种快速变温条件下硅光子陀螺稳定控制方法，包括如下步骤：
4、s1、设置光源频率控制数字区间，所述光源频率控制数字区间按照频率由低到高依次包括温度下闭环区间、驱动电流线性闭环区间、温度上闭环区间；
5、s2、判断光源中心频率是否进入谐振谷，若进入谐振谷中，记录此时温度为光源初始温度，否则控制光源温度以温度下闭环区间的上工作极值点为基础进行线形累加，直至光源中心频率进入谐振谷，记录此时温度为光源初始温度；
6、s3、采集光源进入谐振腔后输出的cw谐振信号、ccw谐振信号，计算顺、逆时针谐振频率与光源中心频率偏差之和d和；
7、s4、若d和位于驱动电流线性闭环区间，则根据d和反馈控制光源电流；若d和位于温度上闭环区间，则根据d和调节光源温度，使得d和位于驱动电流线性闭环区间；若d和位于温度下闭环区间，则根据d和调节光源温度，使得d和位于驱动电流线性闭环区间。
8、进一步地，所述步骤s1中，所述驱动电流线性闭环区间的设置方法如下：
9、计算驱动电流线性闭环区间对应的频率调谐范围为：
10、
11、其中，vdac1为电流控制dac的满量程控制电压，k压控电流源为压控电流源的传递系数，k电流-频率为光源电流-频率调谐系数，di_max、di_min分别为电流线性闭环区间的上、下工作极值点，a为电流控制dac的位数；
12、依据f电流至少覆盖1次谐振腔的完整谐振谷，确定di_max、di_min取值；
13、所述温度下闭环区间、温度上闭环区间的设置方法如下：
14、根据所述温度上闭环区间的下工作极值点与所述驱动电流线性闭环区间的上工作极值点对应的频率相同，所述温度下闭环区间的上工作极值点与所述驱动电流线性闭环区间的下工作极值点对应的频率相同，计算温度下闭环区间、温度上闭环区间的上、下工作极值点：
15、
16、
17、其中，dt_max、dt_min分别为温度下闭环区间、温度上闭环区间的下、上工作极值点，vdac2为温度控制dac的满量程控制电压，k温度-频率为光源温度-频率调谐系数，b为电温度控制dac的位数。
18、进一步地，所述di_max、di_min取值使得温度下闭环区间、温度上闭环区间关于驱动电流线性闭环区间上下对称。采用该种配置方式，可以快速设定光源频率控制数字区间，优化光源温度和电流控制速率。
19、进一步地，所述步骤s4具体包括如下步骤：
20、若di_min＜d和＜di_max，则光源电流为：
21、
22、其中，i0为光源初始设定电流，vdac1为电流控制dac的满量程控制电压，k压控电流源为压控电流源的传递系数，k电流-频率为光源电流-频率调谐系数，di_max、di_min分别为电流线性闭环区间的上、下工作极值点，a为电流控制dac的位数；
23、若d和≥di_max，则光源温度为：
24、
25、若d和≤di_min，则光源温度为：
26、
27、其中，t0为进入谐振谷时的光源初始温度，vdac2为温度控制dac的满量程控制电压，k温度-频率为光源温度-频率调谐系数，b为电温度控制dac的位数；
28、通过光源温度调节，使得d和位于驱动电流线性闭环区间，进行电流闭环控制。
29、进一步地，所述步骤s2前还包括陀螺上电、复位信号判断的步骤，所述复位信号若置高，则清空陀螺寄存器中的cw谐振信号、ccw谐振信号；
30、所述光源初始设定电流为驱动电流线性闭环区间的中间值。
31、进一步地，所述硅光子陀螺稳定控制方法，还包括频率补偿、强度补偿的步骤：
32、s5、给调制器施加调制方波信号，解调光源通过谐振腔的干涉信号，输出补偿前陀螺转速；
33、s6、计算频率补偿参数，包括
34、电流-频率补偿系数ci-f：
35、
36、温度-频率补偿系数ct-f：
37、
38、其中，a为谐振腔面积，k电流_频率为光源的电流-频率调谐系数，n为谐振腔折射率，λ为谐振腔光波长，l为谐振腔腔长，k温度_频率为光源的温度-频率调谐系数；
39、s7、频率补偿后的陀螺转速为：
40、d转速_f补偿＝d转速_补偿前+ici_f+tct_f
41、其中，d转速_补偿前为频率补偿前的陀螺转速，i为当前电流，t为当前温度；
42、s8、计算强度补偿参数，包括
43、电流-强度补偿系数ci-i：
44、
45、温度-强度补偿系数ct-i：
46、
47、其中，k电流_强度为光源电流-强度调谐系数，αc为连接谐振腔的耦合器损耗，αl为谐振腔损耗，ε为连接谐振腔的两个耦合器的分光比，fsr为谐振腔的自由谱线宽度，f为光源中心频本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种快速变温条件下硅光子陀螺稳定控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的稳定控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述驱动电流线性闭环区间的设置方法如下：
3.根据权利要求2所述的稳定控制方法，其特征在于，所述Di_max、Di_min取值使得温度下闭环区间、温度上闭环区间关于驱动电流线性闭环区间上下对称。
4.根据权利要求2所述的稳定控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的稳定控制方法，其特征在于，所述光源初始设定电流为驱动电流线性闭环区间的中间值。
6.根据权利要求1所述的稳定控制方法，其特征在于，所述步骤S2前还包括陀螺上电、复位信号判断的步骤，所述复位信号若置高，则清空陀螺寄存器中的CW谐振信号、CCW谐振信号。
7.根据权利要求1所述的稳定控制方法，其特征在于，还包括频率补偿、强度补偿的步骤，具体如下：
8.一种快速变温条件下硅光子陀螺，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的硅光子陀螺，其特征在于，所述调制
10.根据权利要求8所述的硅光子陀螺，其特征在于，所述光源为宽谱光源。
...【技术特征摘要】
1.一种快速变温条件下硅光子陀螺稳定控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的稳定控制方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述驱动电流线性闭环区间的设置方法如下：
3.根据权利要求2所述的稳定控制方法，其特征在于，所述di_max、di_min取值使得温度下闭环区间、温度上闭环区间关于驱动电流线性闭环区间上下对称。
4.根据权利要求2所述的稳定控制方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的稳定控制方法，其特征在于，所述光源初始设定电流为驱动电流线性闭环区间的中间值。
...【专利技术属性】
技术研发人员：尚克军，雷明，李豪伟，刘淑荣，张丽哲，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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