本发明专利技术公开了一种谐振式微光学陀螺调制解调方法及装置。所述方法采用方波电流调制和恒温控制方案，在信号解调方面，首先采集谐振式微光学陀螺中的顺时针光路(CW)探测器和逆时针光路(CCW)探测器输出的模拟电压信号；再通过数字信号处理器调节半导体激光器驱动电流的大小使激光器出射光频率位于CW路谐振中心频率点，则此时CCW路数字信号反映了光学陀螺的旋转角速度，实现了半导体激光器驱动电流的闭环控制。该方法调制频差大，很容易就能达到光学陀螺检测灵敏度最大点，同时能够确保光源功率和频率的高稳定性，减小了波动噪声，进一步提高了光学陀螺性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学陀螺
，尤其涉及一种谐振式微光学陀螺调制解调方法及直O
技术介绍
目前，光学陀螺由于其结构全固态、动态范围大、启动时间短、稳定性高、寿命长等优点而得到广泛的研究与应用，谐振式微光学陀螺是在微小型化和高精度的要求下发展起来的一种新型的惯性角速度传感器，因为其体积小、重量轻和性能优越而备受关注。通过检测^gnac效应引起的谐振腔中相向传输两束光之间的频率差来得到旋转角速度信号，但由于^gnac效应是一种非常微弱的效应，因此谐振式微光学陀螺输出信号具有强噪声、弱信号的特点，容易淹没在光源输出光强自身的波动或信号检测电路的低频干扰和长期漂移中；另一方面，相同频率偏移量对应的光强变化量还取决于激光初始频率对应谐振曲线的位置。因此，要通过检测到达探测器光强的大小来直接测量陀螺转动引起的频率偏移量基本不可能，必须采用适当的调制解调方法。现有技术中，谐振式微光学陀螺光路结构大多采用相位调制器来进行相位外调制以实现对光频的调制，但相位调制器的技术方案所固有的调制非线性、附加强度噪声等因素对光学陀螺的性能产生负面影响，降低了光学陀螺的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种谐振式微光学陀螺调制解调方法及装置，该方法调制频差大，很容易就能达到光学陀螺检测灵敏度最大点，同时能够确保光源功率和频率的高稳定性，减小了波动噪声，进一步提高了光学陀螺性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种谐振式微光学陀螺调制解调方法，所述方法包括步骤将谐振式微光学陀螺中的CW探测器和CCW探测器输出的光强信号转换成电信号后，分别经前置放大器放大、模数转换器转换成CW路数字信号和CCW路数字信号；将所述CW路数字信号经数字滤波、信号解调和PI控制器数字处理后经数模转换成模拟量，并经电压放大后进入加法器第一输入端口，同时在数字信号处理器内部通过分频处理产生方波信号，经数模转换成模拟量并经电压放大后进入加法器第二输入端口 ；所述加法器对两个输入信号进行信号相加，并经压控电流源转换成电流信号作用在所述谐振式微光学陀螺中的半导体激光器的驱动电流端；通过数字信号处理器调节半导体激光器驱动电流的大小使激光器出射光频率位于CW路谐振谷中心，则此时CCW路数字信号反映了光学陀螺的旋转角速度，实现了半导体激光器驱动电流的闭环控制。所述通过数字信号处理器调节驱动电流的大小使激光器出射光频率位于CW路谐振谷中心，则此时CCW路数字信号反映了光学陀螺的旋转角速度，具体包括通过数字信号处理器中的PI控制器调节驱动电流的大小使激光器出射光频率位于CW路谐振谷中心，则CCW路数字信号的输出方波幅值反映了光学陀螺的旋转角速度；将该CCW路数字信号经数字滤波、信号解调的数字处理后作为数据输出。所述方法还包括在数字信号处理器中，通过设定温控单元中DA的数字输入量为常数使输出为恒定电压，经电压放大和电压-电流变换产生恒定电流作用在所述半导体激光器的温控端， 实现对所述半导体激光器的恒温控制。本专利技术实施例还提供了一种谐振式微光学陀螺调制解调装置，所述装置包括采样单元、调制解调和闭环控制单元和数字信号处理器，其中所述采样单元，用于将谐振式微光学陀螺中的CW探测器和CCW探测器输出的光强信号转换成电信号后，分别经前置放大器放大、模数转换器转换成CW路数字信号和CCW路数字信号；所述调制解调和闭环控制单元，用于将所述CW路数字信号经数字滤波、信号解调和PI控制器数字处理后经数模转换成模拟量，并经电压放大后进入加法器第一输入端口， 同时在数字信号处理器内部通过分频处理产生方波信号，经数模转换成模拟量并经电压放大后进入加法器第二输入端口；所述调制解调和闭环控制单元通过所述加法器对两个输入信号进行信号相加，并经压控电流源转换成电流信号作用在所述谐振式微光学陀螺中的半导体激光器的驱动电流端；所述调制解调和闭环控制单元通过数字信号处理器调节半导体激光器驱动电流的大小使激光器出射光频率位于CW路谐振谷中心，则此时CCW路数字信号反映了光学陀螺的旋转角速度，实现了半导体激光器驱动电流的闭环控制。所述装置还包括温控单元，所述温控单元通过数字信号处理器将固定数字量经数模转换器转换成模拟量，经电压放大和电压-电流变换产生恒定电流作用在所述半导体激光器的温控端，实现对所述半导体激光器的恒温控制。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，所述方法首先采集谐振式微光学陀螺中的CW探测器和CCW探测器输出的CW路数字信号和CCW路数字信号；再通过数字信号处理器调节半导体激光器驱动电流的大小使激光器出射光频率位于CW路谐振谷中心，则此时 CCW路数字信号反映了光学陀螺的旋转角速度，实现了半导体激光器驱动电流的闭环控制。 该方法调制频差大，很容易就能达到光学陀螺检测灵敏度最大点，同时能够确保光源功率和频率的高稳定性，减小了波动噪声，进一步提高了光学陀螺性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例所提供谐振式微光学陀螺调制解调方法的流程示意图2为本专利技术实施例所提供装置的结构示意图3为本专利技术实施例所提供具体方案的结构示意图4为本专利技术实施例所举出的实例中调制解调方案原理图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例所提供谐振式微光学陀螺调制解调方法的流程示意图，所述方法包括步骤11 将谐振式微光学陀螺中的顺时针光路CW探测器和逆时针光路CCW探测器输出的光强信号转换成电信号后，分别经前置放大器放大、模数转换器转换成CW路数字信号和CCW路数字信号。步骤12 将所述CW路数字信号经数字滤波、信号解调和PI控制器数字处理后经数模转换成模拟量，并经电压放大后进入加法器第一输入端口，同时在数字信号处理器内部通过分频处理产生方波信号，经数模转换成模拟量并经电压放大后进入加法器第二输入端□。步骤13 所述加法器对两个输入信号进行信号相加，并经压控电流源转换成电流信号作用在所述谐振式微光学陀螺中的半导体激光器的驱动电流端。步骤14 通过数字信号处理器调节半导体激光器驱动电流的大小使激光器出射光频率位于CW路谐振谷中心，实现了半导体激光器驱动电流的闭环控制。在该步骤中，通过数字信号处理器中的PI控制器调节驱动电流的大小使激光器出射光频率位于CW路谐振谷中心，则此时CCW路数字信号反映了光学陀螺的旋转角速度， 具体来说就是CCW路数字信号的输出方波幅值反映了光学陀螺的旋转角速度；再将该CCW 路数字信号经数字滤波、信号解调的数字处理后作为数据输出。另外，所述方法还可以实现对所述半导体激光器的恒温控制，具体来说在数字信号处理器中，通过设定温控单元中DA的数字输入量为常数使输出为恒定电压，经电压放大和电压-本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马迎建，冯丽爽，雷明，唐瑶，刘惠兰，洪灵菲，粟妮，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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