專利名稱：一種光纖陀螺渡越時間的在線快速測量方法
技術領域：
本發明涉及光纖陀螺信號的處理方法，尤其涉及一種光纖陀螺渡越時間的在線快速測量方法。
背景技術：
光在光纖陀螺具有互易性的光路中傳播一周所需要的時間稱為渡越時間。目前國內外在中高精度光纖陀螺研究領域大都采用數字閉環的技術手段，通過集成光電相位調制器對光纖陀螺進行調制，模數轉換器將光纖陀螺的輸出模擬電壓信號轉換為數字信號，通過數字信號處理器進行差分解調處理。集成光電相位調制器主要起兩個作用對光學系統進行時延差分調制，改變光纖陀螺的工作偏置點以提高靈敏度和線性度；對檢測到的相位差進行反饋，實現光纖陀螺的閉環運行。 零偏穩定性是光纖陀螺的關鍵指標，提高零偏穩定性的方法在于降低集成光電相位調制器的調制誤差。調制誤差的引入主要是由于調制信號的半周期和渡越時間不相等、調制通道的非線性以及集成光電相位調制器的非線性響應等。調制信號的半周期和渡越時間不相等是最主要的因素，該誤差的存在會使得光纖陀螺產生相關的偏移，相當于在光纖陀螺的輸出信號上疊加一個誤差分量，降低光纖陀螺的精度和分辨率水平，零偏穩定性因此更容易受環境變化的影響。因此，準確的知道光纖陀螺的渡越時間并以此選取合適的調制周期是提高零偏穩定性的基本前提。光纖陀螺的渡越時間由互易性光路的長度和折射率決定，對于不同的光學系統是不同的數值。在光纖陀螺的生產過程中，光纖環的折射率可以認定為常量，那么渡越時間主要就由光纖環的長度決定。在光纖環的生產過程中，可以根據光纖環的長度得到渡越時間的估計值，該估計值精度約為50ns量級。該估計值的精度水平顯然不能滿足中高精度光纖陀螺的要求，并且在光纖陀螺的生產過程中存在多個光電器件的相互熔接，光纖環的長度會因此再次發生改變，當所有光電器件組裝完畢后整個光纖陀螺的互易性光路才得以確定。因此需要一種方法，能夠在光纖陀螺組裝完畢以后不利用其他附加器件或設備，僅依靠渡越時間估計值，通過信號處理的方法，實現光纖陀螺渡越時間的在線快速測量，在滿足測量精度的同時達到光纖陀螺工程化生產的要求。
發明內容
針對目前中高精度光纖陀螺工程化生產過程中對渡越時間的在線準確測量需求，解決生產過程中因光學系統調整而引起渡越時間變化的問題，本發明的目的在于提供一種在線快速測量光纖陀螺渡越時間的方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種光纖陀螺渡越時間的在線快速測量方法，該方法的步驟如下(I)采用方波信號對集成光電相位調制器進行調制，該信號的占空比固定，峰峰值固定，周期取值范圍為一特定數值區間；
(2)方波信號周期在取值范圍內按遞增的順序逐一遍歷，模數轉換器對光纖陀螺輸出信號進行采樣，數字信號處理器對采樣結果進行解調；(3)重復步驟2，直到方波信號周期遍歷完全，所得的不同周期對應解調結果組成一序列；(4)對該序列進行數值計算得到極小值，根據極小值所對應的方波周期即可計算出光纖陀螺的渡越時間。進一步地，所述步驟I中，所述集成光電相位調制器的調制方波信號占空比為1:1，峰峰值固定為集成光電相位調制器半波電壓的一半；方波信號周期Tn的取值范圍記為T0 ^ Tn ^ Tn，其中 n=0, I, 2，· · ·，N ，T0=2X (1-10%) τ 估，ΤΝ=2Χ (1+10%) τ 估，τ 估為光纖陀螺渡越時間估計值。
進一步地，所述步驟2具體為方波信號周期在取值范圍內按遞增的順序逐一遍歷，模數轉換器對光纖陀螺輸出信號進行采樣，數字信號處理器對采樣結果進行解調，直到方波信號周期遍歷完全，所得的不同周期Tn對應解調結果組成一序列Dn ；進一步地，所述步驟4具體為對所述解調結果序列Dn進行數值計算得到極小值Dmin,其算法為Dmin=Hiin [Dtl, D1, D2,. . . Dj，根據Dmin得到對應方波信號周期Tmin,則光纖陀螺
渡越時間r = |。本發明具有的有益效果是本發明能夠在線測量光纖陀螺的渡越時間，整個測量過程不需要添加任何器件或者測試設備；根據測量算法流程，整個測量過程僅需要O. Is左右，其快速的特性足以滿足光纖陀螺的工程化、批量化生產要求。
圖I是光纖陀螺系統結構示意圖；圖2是Tn = 2 τ時光纖陀螺輸出信號示意圖；圖3是Τη>2 τ時光纖陀螺輸出信號不意圖；圖4是Τη〈2 τ時光纖陀螺輸出信號示意圖；圖5是光纖陀螺輸出脈沖信號寬度與調制信號周期Tn關系示意圖；圖6是測量光纖陀螺渡越時間的算法流程示意圖。
具體實施例方式本發明的發明原理是設定方波信號調制幅度力，可表示如下
權利要求
1.一種光纖陀螺渡越時間的在線快速測量方法，其特征在于，該方法的步驟如下 (1)采用方波信號對集成光電相位調制器進行調制，該信號的占空比固定，峰峰值固定，周期取值范圍為一特定數值區間； (2)方波信號周期在取值范圍內按遞增的順序逐一遍歷，模數轉換器對光纖陀螺輸出信號進行采樣，數字信號處理器對采樣結果進行解調； (3)重復步驟2，直到方波信號周期遍歷完全，所得的不同周期對應解調結果組成一序列； (4)對該序列進行數值計算得到極小值，根據極小值所對應的方波周期即可計算出光纖陀螺的渡越時間。
2.根據權利要求I所述的光纖陀螺渡越時間的在線快速測量方法，其特征在于所述步驟I中，所述集成光電相位調制器的調制方波信號占空比為1:1，峰峰值固定為集成光電相位調制器半波電壓的一半；方波信號周期Tn的取值范圍記為Ttl < Tn < Tn,其中n=0, 1，2，…，N，T0=2X (1-10%) τ估，ΤΝ=2Χ (1+10%) τ估，τ估為光纖陀螺渡越時間估計值。
3.根據權利要求I所述的光纖陀螺渡越時間的在線快速測量方法，其特征在于所述步驟2具體為方波信號周期在取值范圍內按遞增的順序逐一遍歷，模數轉換器對光纖陀螺輸出信號進行采樣，數字信號處理器對采樣結果進行解調，直到方波信號周期遍歷完全，所得的不同周期Tn對應解調結果組成一序列Dn ；
4.根據權利要求I所述的一種光纖陀螺渡越時間的在線快速測量方法，其特征在于所述步驟4具體為對所述解調結果序列Dn進行數值計算得到極小值Dmin，其算法為D.zminQ^，D1, D2,. . . Dj，根據Dmin得到對應方波信號周期Tmin，則光纖陀螺渡越時間 T—_ minIr ——O全文摘要
本發明公開了一種光纖陀螺渡越時間的在線快速測量方法，采用方波信號對集成光電相位調制器進行調制，該信號的占空比固定，峰峰值固定，周期取值范圍為一特定數值區間；方波信號周期在取值范圍內按遞增的順序逐一遍歷，模數轉換器對光纖陀螺輸出信號進行采樣，數字信號處理器對采樣結果進行解調，直到方波信號周期遍歷完成，所得的不同周期對應解調結果組成序列；對該序列進行數值計算得到極小值，根據極小值所對應的方波周期可計算出光纖陀螺的渡越時間。本發明能夠在不添加任何測試設備或器件的前提下實現對光纖陀螺渡越時間的快速測量，解決生產過程中因光學系統調整而引起渡越時間變化問題，更好地滿足光纖陀螺的工程化、批量化生產要求。
文檔編號G01C25/00GK102901515SQ20121036616
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者古照勇, 陳杏藩, 舒曉武, 劉承 申請人:浙江大學