光纤陀螺仪输出功率校准方法及系统

摘要

本发明公开了光纤陀螺仪输出功率校准方法及系统，在光纤陀螺仪的光学部分已组装完成，但电学部分未组装时，对光纤陀螺的光学部分的输出功率进行校正，并保存光学部分的输出功率校正参数；在光纤陀螺仪的光学部分和电学部分均组装完成时，调用输出功率校正参数对光纤陀螺仪的电学部分进行校正，通过在组装光纤陀螺仪整体前完成功率校准动作，降低校准难度，避免由于光纤陀螺仪光学部分器件校准失败造成的光纤陀螺仪报废，提升生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及光学陀螺校正技术领域，尤其涉及光纤陀螺仪输出功率校准方法及系统。

背景技术

光纤陀螺仪使用光纤环中正向、反向传输的光信号在光电转换模块处的干涉光强来进行旋转角速度的判定。理想情况下，在Y波导不施加任何光学延时调制且无旋转情况下，在光电转换模块处的干涉光强最强。但实际情况是由于敏感环绕制过程中的应力、光纤的微小缺陷、组装误差等导致光纤陀螺仪在静止且Y波导不添加任何光学延时调制时，光电转换模块处获取的光强并非最大值，目前光纤陀螺仪采用标定方式来解决此类问题，标定指的是光纤陀螺仪整体加工完成后针对偏移量进行校准后标定校准值，存在两个问题：为减少机械应力对光纤陀螺仪影响，光纤陀螺仪的光纤环在组装过程中往往采用非可拆卸的安装方式(如UV胶固化粘贴)，组装成陀螺仪整体后，光学部分无法进行单独拆卸，且光纤陀螺仪整体体积大，导致现有的光纤陀螺校正操作难度增大，且校准效率低下，此外，组装完成后校准失败整个光纤陀螺仪都需要作废，这也导致了光纤陀螺仪的成本上升，因此，现有的光纤陀螺仪组装采用非可拆卸的安装且整体体积大造成的校正操作难度增大、校正效率低已成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了光纤陀螺仪输出功率校准方法及系统，用于解决现有的光纤陀螺仪组装采用非可拆卸的安装且整体体积大造成的校正操作难度增大、校正效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种光纤陀螺仪输出功率校准方法，包括以下步骤：

在光纤陀螺仪的光学部分已组装完成，但电学部分未组装时，对光纤陀螺的光学部分的输出功率进行校正，并保存光学部分的输出功率校正参数；在光纤陀螺仪的光学部分和电学部分均组装完成时，调用输出功率校正参数对光纤陀螺仪的电学部分进行校正。

优选的，输出功率校正参数包括Y波导调节的初始偏置驱动量及激光器的初始驱动电流值，对光纤陀螺的光学部分的输出功率进行校正，包括以下步骤：

设定激光器的驱动电流值，并调节激光器的Y波导中两路激光的时延，直至光电转换模块输出最大光强值；

将最大光强值与参考光强值进行比较，当最大光强值等于参考光强值时，将此时Y波导的偏置驱动量作为初始偏置驱动量保存，将此时激光器的驱动电流值作为初始驱动电流值保存；当最大光强值不等于参考光强值时，调节激光器的驱动电流值直至最大光强值等于参考光强值，将此时Y波导的偏置驱动量作为初始偏置驱动量保存，将此时激光器的驱动电流值作为初始驱动电流值保存。

优选的，参考光强值通过以下任一方法获取：

方法一：依照之前产品调试过程获取；

方法二：依照光学通路衰减计算获取。

优选的，输出功率校正参数保存在光纤陀螺中的、与光学部分绑定的存储单元中。

优选的，调用输出功率校正参数对光纤陀螺仪的电学部分进行校正，包括以下步骤：

电学部分的控制模块读取存储单元的输出功率校正参数，并控制电学部分输出初始偏置驱动量给Y波导，输出初始驱动电流值给激光器。

一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一方法的步骤。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中的光纤陀螺仪输出功率校准方法及系统，在光纤陀螺仪的光学部分已组装完成，但电学部分未组装时，对光纤陀螺的光学部分的输出功率进行校正，并保存光学部分的输出功率校正参数；在光纤陀螺仪的光学部分和电学部分均组装完成时，调用输出功率校正参数对光纤陀螺仪的电学部分进行校正，通过在组装光纤陀螺仪整体前完成功率校准动作，降低校准难度，避免由于光纤陀螺仪光学部分器件校准失败造成的光纤陀螺仪报废，提升生产效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例中的一种光纤陀螺仪输出功率校准方法的流程图；

图2是本发明优选实施例中的光纤陀螺仪的结构简图；

图3是本发明优选实施例中的光纤陀螺仪的Y波导结构简图；

图4是本发明优选实施例中的光纤陀螺仪的铌酸锂晶体上的电压与延时关系图；

图5是本发明优选实施例中的光学部分的校正流程图；

图6是本发明优选实施例中的光学部分的Y波导偏压与光强值的关系图；

图7是本发明优选实施例中的电学部分的校正流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一：

如图1所示，本实施中公开了一种光纤陀螺仪输出功率校准方法，包括以下步骤：

在光纤陀螺仪的光学部分已组装完成，但电学部分未组装时，对光纤陀螺的光学部分的输出功率进行校正，并保存光学部分的输出功率校正参数；在光纤陀螺仪的光学部分和电学部分均组装完成时，调用输出功率校正参数对光纤陀螺仪的电学部分进行校正。

此外，在本实施例中还公开了一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一方法的步骤。

本发明中的光纤陀螺仪输出功率校准方法及系统，在光纤陀螺仪的光学部分已组装完成，但电学部分未组装时，对光纤陀螺的光学部分的输出功率进行校正，并保存光学部分的输出功率校正参数；在光纤陀螺仪的光学部分和电学部分均组装完成时，调用输出功率校正参数对光纤陀螺仪的电学部分进行校正，通过在组装光纤陀螺仪整体前完成功率校准动作，降低校准难度，避免由于光纤陀螺仪光学部分器件校准失败造成的光纤陀螺仪报废，提升生产效率。

实施例二：

实施例二是实施例一的优选实施例，其与实施例一的不同之处在于，对光纤陀螺仪输出功率校准方法进行了细化：

如图2所示，在本实施例中，需校正的光纤陀螺包括光学部分和电学部分，其中,光学部分包括依次连接激光器、耦合器、Y波导以及光纤环，此外光学部分还增设有存储单元；所述电学部分包括激光器驱动模块、光电探测器、信号调理模块、AD转换模块、逻辑处理模块以及驱动电路模块，所述逻辑处理模块分别与所述AD转换模块、驱动电路模块以及激光器驱动模块连接，所述AD转换模块、所述信号调理模块、光电探测器、耦合器依次连接，所述驱动电路与Y波导连接。

其中，Y波导的结构如图3所示，Y波导是一种包含铌酸锂晶体的多功能光学模块，其中铌酸锂是一种折射率会随施加电压变化的物质，因此通过调整施加在铌酸锂晶体上的电压调节光透过铌酸锂晶体后的延时，如图4所示，在一定范围内，铌酸锂晶体上的电压与延时两者成线性关系，其中第一光学通路与第二光学通路部分主要成分即为铌酸锂晶体，第一、二光学通路两侧为电极，调整铌酸锂晶体延时即通过调整施加在电极两端的电压来实现。

上述光纤陀螺的生产过程中，首先进行光学部分的生产过程，主要包含以下步骤：

第一步、将激光器、耦合器以及Y波导依次熔接；

第二步、将Y波导与光纤环的熔接；

第三步、将光学部分的光学器件配置一个存储器件，用于存储相关的匹配参数，存储器推荐配置有SPI(Serial Peripheral Interface，串行外接接口)的存储器或者EEROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)。

在本实施例中，公开的光纤陀螺仪输出功率校准方法的具体步骤如下：

一、光学部分的校正：

如图5所示，光学部分的校正过程如下：

当光学部分组装完成后(未组装电子部分)，需要使用代用电子部分的工装对光学部分进行单独的校准，以保证光学部分的一致性，如图6所示，在一定范围内，Y波导偏压与光强成线性关系，因此，可以在系统上电后将激光器驱动设置为一个默认值，同时调节Y波导对两路光的延时，直至光电转换模块输出最大值，此时可认为已经将光学系统的相位偏差消除。

此时判断光电转换模块获取的光强值与预设光强值是否相同，其中预设光强值可以依照之前产品调试过程获取，也可依照光学通路衰减计算获取。其中，依照光学通路衰减计算具体包括：获取第一光学通路的发射激光的光强值以及第一光学通路的衰减系数，计算第一光学通路的发射激光输入至Y波导时的第一实际光强值；获取第二光学通路的发射激光的光强值以及第二光学通路的衰减系数，计算第二光学通路的发射激光输入至Y波导时的第二实际光强值，根据第一实际光强值和第二实际光强值及其在Y波导的损耗计算预设光强值。

若不同则说明此光学模块需要校准，相同不需要校准，直接记录Y波导的调节的偏置驱动量及激光器的驱动电流即可。

在需要校准情况下保持Y波导偏置驱动不变，调节激光器的驱动电流，若光强比预设值大则减小激光器驱动电路输出的驱动电流；若光强比预设值小，则增大激光器驱动电路输出的驱动电流，直至光电转换模块获取的光强等于预设值。此时记录Y波导的调节的偏置驱动量及激光器的驱动电流。至此校准完成，光学部分及其参数可为后续组装成光纤陀螺整体时使用

二、电学部分的校正：

如图7所示，组装成光纤陀螺仪整体后，电学部分的控制模块中的上电逻辑处理模块首先从光学部分的存储单元中读取激光器驱动电路输出以及Y波导偏置调节的初始值，并用此初始值进行激光器驱动电路以及Y波导驱动电路的初始化。从而完成光纤陀螺仪的初步初始化。然后光纤陀螺仪整体进行相应的校准工作，由于光学部分已经完成了校准，之后的校准时间会大大缩短，一方面可以节省校准时间，一方面可以大幅提升生产效率。

综上所述，本发明中的光纤陀螺仪输出功率校准方法及系统，在光纤陀螺仪的光学部分已组装完成，但电学部分未组装时，对光纤陀螺的光学部分的输出功率进行校正，并保存光学部分的输出功率校正参数；在光纤陀螺仪的光学部分和电学部分均组装完成时，调用输出功率校正参数对光纤陀螺仪的电学部分进行校正，通过在组装光纤陀螺仪整体前完成功率校准动作，降低校准难度，避免由于光纤陀螺仪光学部分器件校准失败造成的光纤陀螺仪报废，提升生产效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。