光纤陀螺零偏漂移的温度特性与补偿

因此，需要采取措施降低光纤陀螺随温度零偏漂移。首先，根据光纤陀螺的工作原理，对光纤陀螺零偏漂移产生的机理和温度特性进
行了分析，阐述了光纤零偏漂移的温度特性。其次，设计完成了在 － 40 ～ + 60 ℃ 范围内的光纤陀螺静态零偏测试试验。试验数据表
明，不同温度和温度变化率会对陀螺的零偏造成影响。再次，采用回归分析法建立了光线陀 of Optoelectronic Engineering，Xi’an Technological University，Xi’an 710021，China）
Abstract： The main components of fiber optic gyroscope （ FOG） such as fiber ring，broadband light source are susceptible to the influence of ambient temperature changes，resulting in large drift of the output of the gyroscope，seriously affecting the measurement accuracy． Therefore，measures should be taken to reduce the temperature bias drift of FOG． Firstly，according to the working principle of fiber optic gyroscope，the mechanism and temperature characteristics of zero bias drift are analyzed，and the temperature characteristics of zero bias drift of FOG are expounded． Secondly，the static zero bias test of FOG is completed in the temperature range of － 40 ～ 60 ℃ ． The test data show that the zero bias of gyroscope may be affected by different temperature and temperature change rate． Thirdly，the temperature model of optical fiber gyroscope bias drift is established by regression analysis， and the model is used to compensate the bias of optical fiber gyroscope． The model is a second-order polynomial model considering temperature and temperature rate of change． Finally，the compensation effect of FOG bias drift is verified by experiments，which proves that the stability of FOG bias drift is improved by about 69% ． Compared with BP neural network，controlled Markov chain model and fuzzy logic，this compensation method has the advantages of less computation and is beneficial to engineering application． Keywords： Fiber optic gyroscope （ FOG） ； Sagnac effect； Shupe effect； Zero bias drift； Temperature compensation； Linear regression； Super luminescent diode； Optical fiber sensor
中图分类号： TH741
文献标志码： A
DOI： 10． 16086 / j． cnki． issn1000-0380． 2018080005
Temperature Characteristic and Compensation of FOG Zero Bias Drift
HOU Honglu，LI Guangyao，LI Yuan
第 40 卷 第 3 期 2019 年 3 月
自动化仪表
PＲOCESS AUTOMATION INSTＲUMENTATION
Vol. 40 No. 3 Mar． 2019
光纤陀螺零偏漂移的温度特性与补偿
侯宏录，李光耀，李 媛
（ 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021）
摘 要： 光纤陀螺的主要器件（ 如光纤环圈、宽带光源） 易受周围温度变化的影响，导致陀螺输出产生较大漂移，严重影响测量精度。
0 引言
光纤陀螺（ fiber optic gyroscope，FOG） 是一种基于 Sagnac 效应的光电惯性敏感器件，广泛应用于伺服控 制和惯性导航等领 域，在 实 际 应 用 中 要 求 有 较 宽 的 工 作温度范围［1］（ － 40 ～ + 60 ℃ ） 。然而，光纤陀螺部件
光纤陀螺零偏进行补偿。该模型是考虑温度和温度变化率的二阶多项式模型。最后，对光纤陀螺零偏漂移的补偿效果进行了试验验
证，证明补偿后零偏漂移稳定性提高了 69% 左右。该补偿方法与 BP 神经网络、受控马尔科夫链模型、模糊逻辑等方法相比，具有计算
量小、利于工程化应用的优点。
关键词： 光纤陀螺； Sagnac 效应； Shupe 效应； 零偏漂移； 温度补偿； 线性回归； 超辐射发光二极管； 光纤传感器