CN116026311A - 模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺及其误差实时补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺及其误差实时补偿方法，属于光纤陀螺技术领域，光源发出的光经起偏器起偏和第一保偏分束器分光后，形成两束线偏振光分别进入第一光通道和第二光通道，两个光通道包含同一个光纤敏感环圈，第一光通道使用保偏光纤敏感环圈工作轴，为第一敏感头，第二光通道使用非工作轴，模拟第二敏感头，形成两个干涉仪，分别输出信号。采用保偏光纤90°熔接与保偏分束合束器控制偏振态，使正交的两个偏振态在同一光纤敏感环圈中传播，实现模拟双敏感头；使两光通道中干涉信号的温度漂移误差信号大小相同符号相反，通过两通道输出信号的叠加平均，可有效消除光纤陀螺的温度漂移。

Description

模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺及其误差实时补偿方法

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，尤其是涉及一种模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺及其误差实时补偿方法。

背景技术

光纤陀螺是一种利用Sagnac效应测量物体惯性运动角速度的传感器，具有精度高、寿命长、成本低、全固态等诸多优点，已成为惯性导航核心元件。经过40多年的发展，干涉式光纤陀螺仪从实验室研究已走向现如今的工业化生产。结构的改进、信号处理算法的不断优化，元器件集成化和半导体技术的发展使得光纤陀螺技术日趋成熟、体积功耗不断降低、精度也从速率级逐步提升到精密级。光纤陀螺仪及其惯组系统开始在军事、国防以及商业等多个领域中得到广泛应用，并占据主导地位。总体来说，光纤陀螺仪是目前应用的主流惯性仪表之一，并且市场需求在未来十年内还将不断增加。

光纤陀螺中各个光电子器件在温度变化的条件下性能指标会发生变化，从而导致陀螺性能的变化，而作为敏感角速率的核心元件，保偏光纤敏感环圈受温度变化影响产生的Shupe效应对于光纤陀螺全温零偏稳定性的影响最大，严重影响了光纤陀螺的环境适应性，影响工程应用。Shupe效应是指由于光纤环圈每一点的折射率都随温度变化而变化，相向传播的两束光波经过该点（除中点外）的时间不同，两束光波经过光纤环圈后由于温度引起的相位变化不同。

在以往的研究中，抑制Shupe误差的重点在于光纤环圈的绕法以及工艺研究。随着八级、十六级对称绕法的实现，高精度绕环机的研发与应用，光纤陀螺的温度性能在逐渐提升。但随着陀螺精度的提升，光纤环圈长度的增加，环圈绕制难度增大，尤其是光纤层数增多后，外侧光纤的应力难以精确控制，导致高精度光纤陀螺Shupe误差增大，以及Shupe系数一致性差，难以补偿，陀螺在温度变化的实际环境中使用时，零偏稳定性性能劣化严重。所以，对于高精度特别是船用长航时惯导系统应用对于光纤陀螺性能需求的快速提升，需要实施降低陀螺温度漂移有效的方法。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺及其误差实时补偿方法，通过模拟的第二敏感头，生成与第一敏感头温度漂移大小相同符号相反的温度漂移信号，通过与第一敏感头零偏信号相加，消除第一敏感头的温度漂移。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺，包括光源，所述光源的尾纤与起偏器的输入端耦合，所述起偏器的输出端设置有第一保偏分束器，所述第一保偏分束器的输出端分别设置有第一光通道和第二光通道；所述第一光通道的输出端设置有第一信号转换通道，所述第二光通道的输出端设置有第二信号转换通道；

所述第一光通道包括第二保偏分束器、第一Y波导、第一偏振分束合束器、第二偏振分束合束器和保偏光纤敏感环圈；所述第一信号转换通道包括第一光电探测器和调制解调线路，所述第一Y波导、第二保偏分束器、第一光电探测器和调制解调线路形成闭环；

所述第二光通道包括第三保偏分束器、第二Y波导、第二偏振分束合束器、第一偏振分束合束器和保偏光纤敏感环圈；所述第二信号转换通道包括第二光电探测器和调制解调线路，所述第二Y波导、第三保偏分束器、第二光电探测器和调制解调线路形成闭环。

所述第一光通道中，所述第二保偏分束器的输出端设置有第一Y波导，所述第一Y波导的第一Y波导输出端Ⅰ与第一偏振分束合束器的第一偏振分束合束器输入端Ⅰ耦合，该第一Y波导的第一Y波导输出端Ⅱ与第二偏振分束合束器的第二偏振分束合束器输入端Ⅰ耦合，所述第一偏振分束合束器的输出端与保偏光纤敏感环圈的保偏光纤敏感环圈第一端耦合，所述第二偏振分束合束器的输出端与保偏光纤敏感环圈的保偏光纤敏感环圈第二端耦合。

所述第二光通道中，所述第三保偏分束器的输出端设置有第二Y波导，所述第二Y波导的第二Y波导输出端Ⅰ与第二偏振分束合束器的第二偏振分束合束器输入端Ⅱ的尾纤90°熔接，所述第二Y波导的第二Y波导输出端Ⅱ与第一偏振分束合束器的第一偏振分束合束器输入端Ⅱ的尾纤90°熔接，所述第一偏振分束合束器的输出端与保偏光纤敏感环圈的保偏光纤敏感环圈第一端耦合，所述第二偏振分束合束器的输出端与保偏光纤敏感环圈的保偏光纤敏感环圈第二端耦合。

本发明还提供了一种模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺的误差实时补偿方法，包括以下步骤：

S1、所述光源的尾纤与起偏器的输入端耦合，输出线偏振光，经第一保偏分束器，形成两束入射光；

S2、第一束入射光进入第一光通道：第一束入射光经第二保偏分束器后进入第一Y波导，经第一Y波导分为两束线偏振光，第一束线偏振光经第一偏振分束合束器输入端Ⅰ进入第一偏振分束合束器，然后进入保偏光纤敏感环圈，沿顺时针在保偏光纤敏感环圈内传播一圈后，携带角速率信息的第一束线偏振光通过第二偏振分束合束器后，以原有偏振方向返回第一Y波导；第二束线偏振光经第二偏振分束合束器输入端Ⅰ进入第二偏振分束合束器，然后进入保偏光纤敏感环圈，沿逆时针在保偏光纤敏感环圈内传播一圈后，携带角速率信息的第二束线偏振光通过第一偏振分束合束器后，以原有偏振方向返回第一Y波导；返回第一Y波导的第一束线偏振光和第二束线偏振光发生干涉，形成第一光通道干涉光；第一光通道干涉光由第一Y波导经第二保偏分束器输出至第一光电探测器进行光电转换成为电信号后，由调制解调电路进行检测和角速度解算，然后再将结果通过第一调制信号反馈给第一Y波导形成闭环，得到第一路角速率信号；

S3、第二束入射光进入第二光通道，第二束入射光经第三保偏分束器后进入第二Y波导，经第二Y波导分为两束线偏振光，第一束线偏振光偏振态旋转90°后经第二偏振分束合束器输入端Ⅱ进入第二偏振分束合束器，然后进入保偏光纤敏感环圈，沿逆时针在保偏光纤敏感环圈内传播一圈后，携带角速率信息的第一束线偏振光通过第一偏振分束合束器，经熔接点后偏振态旋转90°回到原偏振方向返回第二Y波导；第二束线偏振光偏振态旋转90°后经第一偏振分束合束器输入端Ⅱ进入第一偏振分束合束器，然后进入保偏光纤敏感环圈，沿顺时针在保偏光纤敏感环圈内传播一圈后，携带角速率信息的第二束线偏振光通过第二偏振分束合束器，经熔接点后偏振态旋转90°回到原偏振方向返回第二Y波导；返回第二Y波导的第一束线偏振光和第二束线偏振光发生干涉，形成第二光通道干涉光；第二光通道干涉光由第二Y波导经第三保偏分束器输出至第二光电探测器进行光电转换成为电信号后，由调制解调电路进行检测和角速度解算，然后再将结果通过第二调制信号反馈给第二Y波导形成闭环，得到第二路角速率信号；

S4、所述第一路角速率信号和第二路角速率信号相加抵消Shupe误差引起的零偏漂移值。

进一步地，在步骤S2中，在第一光通道中，设保偏光纤敏感环圈长度为L，保偏光纤敏感环圈到第一Y波导调制端距离为z的一小段光纤段

所经受的温度变化率为

，光纤的折射率随温度的变化为

，在某时刻，顺时针传播的光波在光纤段

产生的相位变化为：

（1）

式（1）中，n为光纤的折射率，λ为波长；

经过一段时间后，由于环境温度变化，该段光纤段的折射率发生变化，逆时针传播的光波在光纤段

上产生的相位变化为：

（2）

（3）

式（3）中，

为真空中的光速；

由式（1）和式（2）相减可得光纤段

上Shupe效应引起的相位误差为：

（4）

式（4）中，

为光波在光纤中传播的速度；

则总的相位误差为：

（5）

利用Sagnac效应得到Shupe误差引起的第一光通道光纤陀螺零偏漂移值为：

（6）

式（6）中，D为保偏光纤敏感环圈8直径。

进一步地，在步骤S3中，第二光通道中第二Y波导输出光波至保偏光纤敏感环圈的光路与第一光通道中第一Y波导的输出方向相反，当第一光通道、第二光通道光路参数一致性较好时，第二光通道中Shupe误差引起的光纤陀螺零偏漂移值为：

（7）

（8）

第一光通道角速率输出值表示为：

（9）

式（9）中，

为光纤陀螺实际角速率零偏值；

第二光通道角速率输出值表示为：

（10）

所以，对第一光通道角速率输出值、第二光通道角速率输出值进行相加抵消Shupe误差引起的光纤陀螺零偏漂移值，得到光纤陀螺实际角速率零偏值：

（11）

进一步地，所述第一调制信号和第二调制信号的频率是保偏光纤敏感环圈的本征频率或保偏光纤敏感环圈的本征频率的奇次倍频。

进一步地，所述第一调制信号和第二调制信号的相位相同。

进一步地，所述第二保偏分束器和第三保偏分束器为第一环形器和第二环形器。

进一步地，所述第一Y波导、第二Y波导采用高消光比Y波导；所述第一偏振分束合束器和第二偏振分束合束器采用高消光比偏振分束合束器，用于消除高阶偏振光造成的非互易误差。

可见，本发明的光源发出的光经起偏器起偏和第一保偏分束器分光后，形成两束线偏振光分别进入第一光通道和第二光通道，两个光通道包含同一个光纤敏感环圈（保偏光纤敏感环圈），第一光通道使用保偏光纤敏感环圈工作轴，为第一敏感头，第二光通道使用保偏光纤敏感环圈非工作轴，模拟第二敏感头，在保偏光纤敏感环圈中形成两个干涉仪，分别输出信号。采用保偏光纤90°熔接与保偏分束合束器控制偏振态，使正交的两个偏振态在同一光纤敏感环圈中传播，实现模拟双敏感头；第一Y波导、第二Y波导各自的两输出尾纤与光纤环圈两尾纤对应的耦合端口相反，达到用第二敏感头模拟第一敏感头Y波导输出尾纤与光纤敏感环圈尾纤交叉互换耦合端口的目的。

由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

第二路角速率信号具有与第一敏感头温度漂移大小相同符号相反的温度漂移信号，通过与第一路角速率信号叠加平均，可以消除第一路角速率信号的温度漂移误差，实现光纤陀螺的低温度漂移。

在全温范围内可降低光纤敏感环圈Shupe效应造成的光纤陀螺漂移，大幅提升光纤陀螺全温零偏稳定性，提升光纤陀螺在工程应用中的环境适应性，特别为Shupe系数不均匀，全温零偏补偿效果差的光纤陀螺，提供了一种有效抑制Shupe误差，提升光纤陀螺降低陀螺温度漂移的方法。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明第一光通道输出的角速率信息图；

图3是本发明第二光通道输出的角速率信息图；

图4是本发明第一光通道、第二光通道输出叠加平均后的角度率信息图。

图中：

1、光源；2、起偏器；3、第一保偏分束器；4、第二保偏分束器；5、第一Y波导；6、第一偏振分束合束器；7、第二偏振分束合束器；8、保偏光纤敏感环圈；9、第一光电探测器；10、第三保偏分束器；11、第二Y波导；12、第二光电探测器；13、调制解调线路；

51、第一Y波导输出端Ⅰ；52、第一Y波导输出端Ⅱ；61、第一偏振分束合束器输入端Ⅰ；62、第一偏振分束合束器输入端Ⅱ；71、第二偏振分束合束器输入端Ⅰ；72、第二偏振分束合束器输入端Ⅱ；81、保偏光纤敏感环圈第一端；82、偏光纤敏感环圈第二端；111、第二Y波导输出端Ⅰ；112、第二Y波导输出端Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，从而使本领域技术人员能很好地理解和利用本发明，而不是限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明一种模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺，包括光源1、起偏器2、第一保偏分束器3、第二保偏分束器4、第三保偏分束器10、第一Y波导5、第二Y波导11、第一偏振分束合束器6、第二偏振分束合束器7、第一光电探测器9、第二光电探测器12、保偏光纤敏感环圈8和调制解调线路13；

光源1的尾纤与起偏器2的输入端耦合，起偏器2的输出端设置有第一保偏分束器3，第一保偏分束器3的输出端分别设置有第一光通道和第二光通道；

第一光通道输出端设置有第一信号转换通道，第二光通道输出端设置有第二信号转换通道；

第一光通道包括第二保偏分束器4、第一Y波导5、第一偏振分束合束器6、第二偏振分束合束器7和保偏光纤敏感环圈8；

第一信号转换通道包括第一光电探测器9和调制解调线路13，第一Y波导5、第二保偏分束器4、第一光电探测器9和调制解调线路13形成闭环；

第二光通道包括第三保偏分束器10、第二Y波导11、第二偏振分束合束器7、第一偏振分束合束器6和保偏光纤敏感环圈8，第二光通道为参考光通道；

第二信号转换通道包括第二光电探测器12和调制解调线路13，第二Y波导11、第三保偏分束器10、第二光电探测器12和调制解调线路13形成闭环。

第一光通道中，第二保偏分束器4的输出端设置有第一Y波导5，第一Y波导5的第一Y波导输出端Ⅰ51与第一偏振分束合束器6的第一偏振分束合束器输入端Ⅰ61耦合，该第一Y波导5的第一Y波导输出端Ⅱ52与第二偏振分束合束器7的第二偏振分束合束器输入端Ⅰ71耦合，第一偏振分束合束器6的输出端与保偏光纤敏感环圈8的保偏光纤敏感环圈第一端81耦合，第二偏振分束合束器7的输出端与保偏光纤敏感环圈8的保偏光纤敏感环圈第二端82耦合。

第二光通道中，第三保偏分束器10的输出端设置有第二Y波导11，第二Y波导11的第二Y波导输出端Ⅰ111与第二偏振分束合束器7的第二偏振分束合束器输入端Ⅱ72的尾纤90°熔接，第二Y波导11的第二Y波导输出端Ⅱ112与第一偏振分束合束器6的第一偏振分束合束器输入端Ⅱ62的尾纤90°熔接，第一偏振分束合束器6的输出端与保偏光纤敏感环圈8的保偏光纤敏感环圈第一端81耦合，第二偏振分束合束器7的输出端与保偏光纤敏感环圈8的保偏光纤敏感环圈第二端82耦合。

本发明还提供了一种模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺的补偿方法，包括以下步骤：

S1、光源1的尾纤与起偏器2的输入端耦合，输出线偏振光，经第一保偏分束器3，形成两束入射光；

S2、第一束入射光进入第一光通道：第一束入射光经第二保偏分束器4后进入第一Y波导5，经第一Y波导5分为两束线偏振光，第一束线偏振光经第一偏振分束合束器输入端Ⅰ61进入第一偏振分束合束器6，然后进入保偏光纤敏感环圈8，沿顺时针在保偏光纤敏感环圈8内传播一圈后，携带角速率信息的第一束线偏振光通过第二偏振分束合束器7后，以原有偏振方向返回第一Y波导5；第二束线偏振光经第二偏振分束合束器输入端Ⅰ71进入第二偏振分束合束器7，然后进入保偏光纤敏感环圈8，沿逆时针在保偏光纤敏感环圈8内传播一圈后，携带角速率信息的第二束线偏振光通过第一偏振分束合束器6后，以原有偏振方向返回第一Y波导5；返回第一Y波导5的第一束线偏振光和第二束线偏振光发生干涉，形成第一光通道干涉光；第一光通道干涉光由第一Y波导5经第二保偏分束器4输出至第一光电探测器9进行光电转换成为电信号后，由调制解调电路13进行检测和角速度解算，然后再将结果通过第一调制信号反馈给第一Y波导5形成闭环，得到第一路角速率信号；

S3、第二束入射光进入第二光通道，第二束入射光经第三保偏分束器10后进入第二Y波导11，经第二Y波导11分为两束线偏振光，第一束线偏振光偏振态旋转90°后经第二偏振分束合束器输入端Ⅱ72进入第二偏振分束合束器7，然后进入保偏光纤敏感环圈8，沿逆时针在保偏光纤敏感环圈8内传播一圈后，携带角速率信息的第一束线偏振光通过第一偏振分束合束器6，经熔接点后偏振态旋转90°回到原偏振方向返回第二Y波导11；第二束线偏振光偏振态旋转90°后经第一偏振分束合束器输入端Ⅱ62进入第一偏振分束合束器6，然后进入保偏光纤敏感环圈8，沿顺时针在保偏光纤敏感环圈8内传播一圈后，携带角速率信息的第二束线偏振光通过第二偏振分束合束器7，经熔接点后偏振态旋转90°回到原偏振方向返回第二Y波导11；返回第二Y波导11的第一束线偏振光和第二束线偏振光发生干涉，形成第二光通道干涉光；第二光通道干涉光由第二Y波导11经第三保偏分束器10输出至第二光电探测器12进行光电转换成为电信号后，由调制解调电路13进行检测和角速度解算，然后再将结果通过第二调制信号反馈给第二Y波导11形成闭环，得到第二路角速率信号；

S4、第一路角速率信号和第二路角速率信号相加抵消Shupe误差引起的零偏漂移值。

在步骤S2中，在第一光通道中，设保偏光纤敏感环圈8长度为L，保偏光纤敏感环圈8到第一Y波导5调制端距离为z的一小段光纤段

所经受的温度变化率为

，光纤的折射率随温度的变化为

，在某时刻，顺时针传播的光波在光纤段

产生的相位变化为：

（1）

式（1）中，n为光纤的折射率，λ为波长；

经过一段时间后，由于环境温度变化，该段光纤段的折射率发生变化，逆时针传播的光波在光纤段

上产生的相位变化为：

（2）

（3）

式（3）中，

为真空中的光速；

由式（1）和式（2）相减可得光纤段

上Shupe效应引起的相位误差为：

（4）

式（4）中，

为光波在光纤中传播的速度；

则总的相位误差为：

（5）

利用Sagnac效应可得到Shupe误差引起的第一光通道光纤陀螺零偏漂移值为：

（6）

式（6）中，D为保偏光纤敏感环圈直径。

在步骤S3中，第二光通道中第二Y波导11输出光波至保偏光纤敏感环圈8的光路与第一光通道中第一Y波导5的输出方向相反，当第一光通道、第二光通道光路参数一致性较好时，第二光通道中Shupe误差引起的光纤陀螺零偏漂移值为：

（7）

（8）

第一光通道角速率输出值表示为：

（9）

式（9）中，

为光纤陀螺实际角速率零偏值；

第二光通道角速率输出值表示为：

（10）

所以，对第一光通道角速率输出值、第二光通道角速率输出值进行相加可以抵消Shupe误差引起的光纤陀螺零偏漂移值，得到光纤陀螺实际角速率零偏值：

（11）

可以看出，采用本发明的光纤陀螺对于温度变化Shupe效应造成的陀螺零偏漂移具有效果明显的抑制作用，用一个敏感头（保偏光纤敏感环圈8）实现模拟双敏感头双路信号，通过模拟的第二敏感头，生成与第一敏感头温度漂移大小相同符号相反的温度漂移信号，通过与第一敏感头信号相加，消除第一敏感头的温度漂移。

其中，第一调制信号和第二调制信号的频率是保偏光纤敏感环圈8的本征频率或保偏光纤敏感环圈8的本征频率的奇次倍频。

其中，第一调制信号和第二调制信号的相位相同。

其中，第二保偏分束器4和第三保偏分束器10为第一环形器和第二环形器。

其中，第一Y波导5、第二Y波导11采用高消光比Y波导，芯片消光比大于85dB，第一偏振分束合束器6和第二偏振分束合束器7采用高消光比偏振分束合束器，用于消除高阶偏振光造成的非互易误差。

下面以具体实施例说明本发明的效果，

对本发明的光纤陀螺进行全温范围内（-40℃~60℃）的陀螺零偏测试，将光纤陀螺安装在温箱的测试平台上，将温箱温度设定为-40℃，温度稳定后，光纤陀螺开始采数。

为了进行对比，将本发明光纤陀螺的第一光通道、第二光通道的角速度测量值与光纤陀螺角速率测量值同时输出。设定变温速率为1℃/min，温箱-40℃保温1小时后，匀速升温至60℃，保温3小时，再匀速降温至-40℃，保温3小时，再匀速升温至60℃，保温2小时，结束测试。

图2至图4中，平滑的曲线为光纤陀螺温度曲线；锯齿状的曲线为光纤陀螺角速度输出曲线；光纤陀螺角速度输出曲线上远离0℃位置为变温Shupe误差导致的零偏漂移值。

如图2和图3所示，第一光通道和第二光通道分别作为单光通道得到了角速率输出曲线，其中单光通道是指常规光纤陀螺的光路结构，未应用模拟第二敏感头。由图2和图3的角速率输出曲线可以读出，Shupe误差造成的零偏变化极差值为0.05°/h，且第一光通道与第二光通道的Shupe误差造成的零偏漂移方向相反。

如图4所示，本发明模拟双敏感头的双光通道（第一光通道和第二光通道）陀螺得到了角速率输出曲线，由图4的角速率输出曲线可以看出，Shupe误差基本抵消，陀螺在变温阶段零偏变化小于0.005°/h。

按下述公式计算陀螺零偏稳定性：

（12）

（13）

式（12）、（13）中，

为零偏稳定性，

为标度因数，

为按规定时间平滑后的数据点数，

为按规定时间平滑后的光纤陀螺仪第

个输出值，

为光纤陀螺仪输出平均值。

第一光通道、第二光通道单独的全温零偏稳定性为0.0103°/h（10s，1σ），模拟双敏感头的双光通道陀螺的全温零偏稳定性为0.0017°/h（10s，1σ），可见，本发明大幅降低了光纤陀螺输出的温度偏移。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺，其特征在于：包括光源，所述光源的尾纤与起偏器的输入端耦合，所述起偏器的输出端设置有第一保偏分束器，所述第一保偏分束器的输出端分别设置有第一光通道和第二光通道；所述第一光通道的输出端设置有第一信号转换通道，所述第二光通道的输出端设置有第二信号转换通道；所述第一光通道包括第二保偏分束器、第一Y波导、第一偏振分束合束器、第二偏振分束合束器和保偏光纤敏感环圈；所述第一信号转换通道包括第一光电探测器和调制解调线路，所述第一Y波导、第二保偏分束器、第一光电探测器和调制解调线路形成闭环；所述第二光通道包括第三保偏分束器、第二Y波导、第二偏振分束合束器、第一偏振分束合束器和保偏光纤敏感环圈；所述第二信号转换通道包括第二光电探测器和调制解调线路，所述第二Y波导、第三保偏分束器、第二光电探测器和调制解调线路形成闭环。

2.根据权利要求1所述的模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺，其特征在于：所述第一光通道中，所述第二保偏分束器的输出端设置有第一Y波导，所述第一Y波导的第一Y波导输出端Ⅰ与第一偏振分束合束器的第一偏振分束合束器输入端Ⅰ耦合，该第一Y波导的第一Y波导输出端Ⅱ与第二偏振分束合束器的第二偏振分束合束器输入端Ⅰ耦合，所述第一偏振分束合束器的输出端与保偏光纤敏感环圈的保偏光纤敏感环圈第一端耦合，所述第二偏振分束合束器的输出端与保偏光纤敏感环圈的保偏光纤敏感环圈第二端耦合。

3.根据权利要求1所述的模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺，其特征在于：所述第二光通道中，所述第三保偏分束器的输出端设置有第二Y波导，所述第二Y波导的第二Y波导输出端Ⅰ与第二偏振分束合束器的第二偏振分束合束器输入端Ⅱ的尾纤90°熔接，所述第二Y波导的第二Y波导输出端Ⅱ与第一偏振分束合束器的第一偏振分束合束器输入端Ⅱ的尾纤90°熔接，所述第一偏振分束合束器的输出端与保偏光纤敏感环圈的保偏光纤敏感环圈第一端耦合，所述第二偏振分束合束器的输出端与保偏光纤敏感环圈的保偏光纤敏感环圈第二端耦合。

4.一种模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺的误差实时补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、光源的尾纤与起偏器的输入端耦合，输出线偏振光，经第一保偏分束器，形成两束入射光；

S2、第一束入射光进入第一光通道：第一束入射光经第二保偏分束器后进入第一Y波导，经第一Y波导分为两束线偏振光，第一束线偏振光经第一偏振分束合束器输入端Ⅰ进入第一偏振分束合束器，然后进入保偏光纤敏感环圈，沿顺时针在保偏光纤敏感环圈内传播一圈后，携带角速率信息的第一束线偏振光通过第二偏振分束合束器后，以原有偏振方向返回第一Y波导；第二束线偏振光经第二偏振分束合束器输入端Ⅰ进入第二偏振分束合束器，然后进入保偏光纤敏感环圈，沿逆时针在保偏光纤敏感环圈内传播一圈后，携带角速率信息的第二束线偏振光通过第一偏振分束合束器后，以原有偏振方向返回第一Y波导；返回第一Y波导的第一束线偏振光和第二束线偏振光发生干涉，形成第一光通道干涉光；第一光通道干涉光由第一Y波导经第二保偏分束器输出至第一光电探测器进行光电转换成为电信号后，由调制解调电路进行检测和角速度解算，然后再将结果通过第一调制信号反馈给第一Y波导形成闭环，得到第一路角速率信号；

S3、第二束入射光进入第二光通道，第二束入射光经第三保偏分束器后进入第二Y波导，经第二Y波导分为两束线偏振光，第一束线偏振光偏振态旋转90°后经第二偏振分束合束器输入端Ⅱ进入第二偏振分束合束器，然后进入保偏光纤敏感环圈，沿逆时针在保偏光纤敏感环圈内传播一圈后，携带角速率信息的第一束线偏振光通过第一偏振分束合束器，经熔接点后偏振态旋转90°回到原偏振方向返回第二Y波导；第二束线偏振光偏振态旋转90°后经第一偏振分束合束器输入端Ⅱ进入第一偏振分束合束器，然后进入保偏光纤敏感环圈，沿顺时针在保偏光纤敏感环圈内传播一圈后，携带角速率信息的第二束线偏振光通过第二偏振分束合束器，经熔接点后偏振态旋转90°回到原偏振方向返回第二Y波导；返回第二Y波导的第一束线偏振光和第二束线偏振光发生干涉，形成第二光通道干涉光；第二光通道干涉光由第二Y波导经第三保偏分束器输出至第二光电探测器进行光电转换成为电信号后，由调制解调电路进行检测和角速度解算，然后再将结果通过第二调制信号反馈给第二Y波导形成闭环，得到第二路角速率信号；

S4、所述第一路角速率信号和第二路角速率信号相加抵消Shupe误差引起的零偏漂移值。

5. 根据权利要求4所述的模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺的误差实时补偿方法，其特征在于：在步骤S2中，在第一光通道中，设保偏光纤敏感环圈长度为L，保偏光纤敏感环圈到第一Y波导调制端距离为z的一小段光纤段

所经受的温度变化率为

，光纤的折射率随温度的变化为

，在某时刻，顺时针传播的光波在光纤段

产生的相位变化为：

（1）

式（1）中，n为光纤的折射率，λ为波长；

经过一段时间后，由于环境温度变化，该段光纤段的折射率发生变化，逆时针传播的光波在光纤段

上产生的相位变化为：

（2）

（3）

式（3）中，

为真空中的光速；

由式（1）和式（2）相减可得光纤段

上Shupe效应引起的相位误差为：

（4）

式（4）中，

为光波在光纤中传播的速度；

则总的相位误差为：

（5）

利用Sagnac效应得到Shupe误差引起的第一光通道光纤陀螺零偏漂移值为：

（6）

式（6）中，D为保偏光纤敏感环圈直径。

6. 根据权利要求5所述的模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺的误差实时补偿方法，其特征在于：在步骤S3中，第二光通道中第二Y波导输出光波至保偏光纤敏感环圈的光路与第一光通道中第一Y波导的输出方向相反，第二光通道中Shupe误差引起的光纤陀螺零偏漂移值为：

（7）

（8）

第一光通道角速率输出值表示为：

（9）

式（9）中，

为光纤陀螺实际角速率零偏值；

第二光通道角速率输出值表示为：

（10）

所以，对第一光通道角速率输出值、第二光通道角速率输出值进行相加抵消Shupe误差引起的光纤陀螺零偏漂移值，得到光纤陀螺实际角速率零偏值：

（11）。

7.根据权利要求4所述的模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺的误差实时补偿方法，其特征在于：所述第一调制信号和第二调制信号的频率是保偏光纤敏感环圈的本征频率或保偏光纤敏感环圈的本征频率的奇次倍频。

8.根据权利要求4所述的模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺的误差实时补偿方法，其特征在于：所述第一调制信号和第二调制信号的相位相同。

9.根据权利要求4所述的模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺的误差实时补偿方法，其特征在于：所述第二保偏分束器和第三保偏分束器为第一环形器和第二环形器。

10.根据权利要求4所述的模拟双敏感头的低温漂光纤陀螺的误差实时补偿方法，其特征在于：所述第一Y波导、第二Y波导采用高消光比Y波导；所述第一偏振分束合束器和第二偏振分束合束器采用高消光比偏振分束合束器。

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