专利名称：光纤萨格纳克干涉仪及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤Sagnac (萨格纳克)干涉仪以及一种用于控制光纤萨格纳克干涉仪的方法。
背景技术：
光纤萨格纳克干涉仪通常用于航空器和水运工具，但也可以用于陆运工具。光纤萨格纳克干涉仪的优点在于当获知移动速度时能够自主确定空间中的位置，从而允许精确确定车辆的位置。因此，没有必要例如经由GPS信号或经由卫星通信从外部提供相应的定向用数据。在大多数情况下，光纤萨格纳克干涉仪是惯性导航系统的组成部分，利用光纤萨格纳克干涉仪可以确定物体在空间中的位置或旋转运动。基于以惯性导航系统的三个空间 轴为基准所记录的作用于物体的转动速度和加速度来进行这种确定。通过获知特定时间段内作用于物体的转动速度和加速度，可以精确地确定物体相对于初始位置的位置。当准确得知初始位置时，还总是可以确定物体在空间中的当前绝对位置。可以以多种方式来实现惯性导航系统，原则上检测作用于物体的转动速度和加速度构成位置确定的基础。代替机械效应，惯性导航系统还可以利用光学效应。这种惯性导航系统可以基于至少一个光纤萨格纳克干涉仪。光纤萨格纳克干涉仪利用萨格纳克效应，根据萨格纳克效应，响应于光学光纤光导环绕其法线的转动，在光纤光导环中以相反方向行进的两个光波之间出现相位差。当观察从光纤光导环发出并叠加后的以相反方向行进的两个光波的光时，在转动期间可以看到强度变化，并可以利用将该强度变化描述为两个光波的相位差的函数的干涉仪特性曲线来说明该强度变化。优选地，针对物体绕三个空间轴之一的可能转动均设置萨格纳克干涉仪，以使得相应的惯性系统包含三个萨格纳克干涉仪，并且这三个萨格纳克干涉仪的转动敏感轴在各情况下均相互垂直。当然，经由两个或三个萨格纳克干涉仪的相应分量可以检测到绕不与任一空间轴相一致的轴的转动。光纤萨格纳克干涉仪的相移与转动速度、光纤光导环或光纤光导线圈中光路的路径长度以及圆形光路的直径直接成正比。另外，该相移与所使用的光的波长成反比。上述描述用作确定转动用的观察变量的光强度相对于相位差的相关性的干涉仪特性曲线呈余弦形状。由于余弦曲线的最大值的相应传递函数对小输入值不敏感并且无法确定与转动方向相对应的相移的代数符号这一事实，因此经常将萨格纳克干涉仪的工作点调整为位于余弦函数的最大斜率点。对此，例如可采用正弦调制或方波调制。因而，确保了干涉仪对小的旋转运动的最大灵敏度。通常，响应于数字/模拟转换器所进行的处理而产生了因量化性能有限所引起的噪声(还被称为量化噪声)。量化噪声会妨碍高度精确的转动速度测量。专利文献US 20100026535A1公开了一种光纤萨格纳克干涉仪，其中模拟/数字转换器的信号被划分成MSB (最高有效位)或LSB (最低有效位)部分。并行的数字/模拟转换器将所划分出的23比特的MSB/LSB数据转换成模拟信号，由此使得MSB信号和LSB信号可以组合起来控制集成的光学芯片。所输出的MSB信号和LSB信号输入至放大器电路,并在放大器电路出组合成具有23比特精度的模拟信号。

发明内容
本发明的基本目的是提供一种光纤萨格纳克干涉仪，其能够有效地使因数字/模拟转换器进行的量化所引起的噪声最小，并且即使在转动速度非常低的情况下也可以执行高度精确的转动速度测量。本发明的该目的通过根据专利权利要求I所述的主题得以解决。另外，本发明的该目的通过根据专利权利要求11所述的主题得以解决。在各个从属权利要求中具体说明了本发明的其它实施例。根据本发明的一种光纤萨格纳克干涉仪，包括光源、偏光器、光纤线圈、光检测器装置、包含下游所连接的模拟/数字转换器的放大器、数字/模拟转换器、评价电路、加法器以及相位调制器。例如，光纤环形干涉仪配置与光纤萨格纳克干涉仪同义。因而，优选光源能够发出波长可以确定的光。如上所述以及如以下将更详细地说明，要确定细微的相移。所 谓的超发光二极管(SLD)经常用作光纤萨格纳克干涉仪的光源，这是因为SLD与激光光源相比光学带宽较高并因而相干长度较短。相干长度较短(通常为25 pm)的优点在于有用信号与在例如反射位置或散射位置处产生的其它光信号不相干。偏光器用于对光源的光进行偏振。光纤线圈与上述的光纤光导线圈相对应并且基本上包括缠绕成线圈的光纤。光纤例如可以是微结构光纤或微结构光纤组，以使得该光纤构成光导材料的全部或仅一部分。光检测器装置用于将入射光转换成电信号，以使得电信号例如包含与光强度、波长、干涉或干涉信号、或者相移有关的信息。相位调制器配置在光纤线圈的上游，并且用于对光束的相位进行调制。来自光源的由偏光器进行了偏振且通过光束分割所产生的两个光束可以以相反方向射入光纤线圈，并随后可以重新组合。例如，对此可使用包括镜或半透半反镜的配置，以使得从光源发出光束，对该光束进行分割从而最终可得到来自该光源的两个光束，并且这两个光束以彼此相反的方式射入光纤线圈。然而，通常利用集成光学组件来实现这整个设计、具体为实现光束分割和光束组合以及相位调制。可以利用配置在光纤线圈内的相位调制器来彼此独立地对来自光源的这两个光束进行调制。因而，可以利用相位调制器来改变这两个光束之一或全部的相位，这与这两个光束相对于彼此的相移相对应。可将通过重新组合光束所产生的干涉信号提供给光检测器装置，从而可利用该光检测器装置提供与干涉信号的光强度相对应的信号。可将该信号提供给包括下游所连接的模拟/数字转换器的放大器。可以在评价电路中对该模拟/数字转换器的输出信号进行处理。可以利用评价电路中的主控制电路产生数字相位复位信号，并且可以将该数字相位复位信号提供给数字/模拟转换器以获得作用于相位调制器的复位信号。如上所述，在光纤线圈内可以利用相位调制器来执行这两个光束的相移。通常，期望相位调制器对这两个光束的相移进行调整，以使得余弦形状的干涉仪特性曲线的工作点总是为最大强度的一半并因而位于该特性曲线的最大斜率点处。为了即使响应于干涉仪的旋转运动也总是对相应相移进行调整，产生复位信号以作用于相位调制器。基于光检测器装置输出的可提供给包括下游所连接的模拟/数据转换器的放大器的信号来产生该复位信号，同时该复位信号还指明了旋转运动的程度。为了更好地全面理解上述技术，将以不同的方式再次解释如下。光纤线圈内的各个光束或光信号自然全部存在于模拟域内。在评价电路中以数字域来对调制信号以及光检测器装置或主控制电路的信号进行处理。为了获得与相位调制有关的复位信号，在评价电路中产生调制信号。在数字/模拟转换器所进行的转换之后，将该调制信号作为复位信号来控制相位调制器、并因此简称为“陀螺仪”。此外，更简单地说，作为数字/模拟转换器的输出信号的复位信号以模拟形式通过干涉仪配置的模拟域或陀螺仪的路径，并然后作为与所接收到的两个光束组合的光强度成比例的信号到达解调器的输入。根据本发明，模拟/数字转换器的输出具有第一字宽，并因此使得在主控制电路中进行处理的输出信号以及相位复位信号均具有第一字宽。数字/模拟转换器的输入具有第二字宽，并因此使得作用于相位调制器的调制复位信号也具有第二字宽。字宽是根据数 字信号所包含的比特数得出的，并因而与表示数字信号的比特可以采用的位置的数量相对应。还产生第三字宽的残值信号，该残值信号可以经由加法器与模拟/数字转换器的输出信号相加。然而，特别地，由于数字/模拟转换器的处理能力有限并使得其输入信号也有限，数字/模拟转换器仅可以处理第二字宽的信号。因而，未被数字/模拟转换器处理的信号部分具有第三字宽，并且可直接用作残值信号。从某种程度上来说，通过进一步处理未被数字/模拟转换器处理的信号部分来产生残值信号。加法器将第三字宽的残值信号与模拟/数字转换器的输出信号相加。模拟/数字转换器的输出信号具有第一字宽，从而使得，由于加法器所进行的与残值信号相加，最终得到的信号的字宽、即加法器的输出信号的字宽没有改变，而仍与第一字宽相对应。如上所述，通常响应于数字/模拟转换器的信号处理而产生由于转换器的量化能力有限、即转换器的分辨率有限所引起的噪声(还被称为量化噪声)。该量化噪声对在模拟域内进行处理的所有信号产生影响，从而对在模拟/数字转换器之后进行的数字域内信号处理产生影响，并进而对要输出的转动速度信号也产生影响。换言之，对于在评价电路中进行处理的不同的第一字宽信号，自然得到不同的第三字宽信号。当观察这些第三字宽信号时，具体为观察不同的第一字宽输出信号，可以确定与量化噪声的特性有关的信息，而该信息反过来作为残余信号经由加法器并入对第一字宽信号的信号处理。因而，对第一字宽信号的信号处理一方面基于评价电路中的信号处理以及模拟域内的信号处理，另一方面基于与由数字/模拟转换器所引起的量化噪声的特性有关的信息。由此，产生残值信号，从而可以通过将残值信号并入评价电路中的第一字宽信号处理或并入在评价电路中进行处理的第一字宽信号，来使得所确定的量化噪声最小并且优选被完全抵消。根据本发明的实施例，评价电路、模拟/数字转换器和数字/模拟转换器按利用时钟脉冲发生器预先确定且同步的工作周期进行工作。这表示数字电路的典型操作模式。然而，根据本实施例，萨格纳克干涉仪包括残值差计算部，该残值差计算部用于计算第一工作周期的残值信号和下一工作周期的残值信号之间的残值差。因而，可以参考数字/模拟转换器的输入根据两个上述第三字宽的残余或剩余信号的差来确定利用残值差计算部所产生的残值差。尽管该残值差包括两个残值信号之间的差，但该残值差也可被看作残值信号，这是因为该残值差是可以根据第一字宽的信号的剩余比特来产生的信号。该残值差为确定量化噪声提供了良好机会，或者更确切地说，为确定量化噪声对数字域以及模拟域内的信号处理的影响提供了良好机会。根据本发明，残值差被看作与响应于调制的相位误差相对应。因而可以根据该残值差来确定相位误差。可以简要概括上述残值信号或残值差如下。既然将信号中包含无法提供给数字/模拟转换器的具有第三字宽的低值比特的信号部分、即剩余比特用 作残值信号，根据信号的剩余比特来产生第三字宽的残值信号，并且随后根据残值信号形成连续的两个工作周期的残值差。所得到的残值差表示如下的信息，即可以基于该信息采取降低量化噪声的措施。根据另一实施例，所述光纤萨格纳克干涉仪还包括残值差存储单元，所述残值差存储单元用于存储残值差。该中间存储确保了正确的模拟/数字转换器，即确保产生残值差所依据的、与数字/模拟转换器值相关的模拟/数字转换器符合调制模式的时间顺序。根据另一实施例，所述光纤萨格纳克干涉仪还包括第一乘法器，所述第一乘法器用于将残值差与在评价电路中产生的调制比特相乘。既然测量出随着整个模拟路径、即“陀螺仪”在模拟域内的信号处理而放大的残值差，可以确定与相位误差相对应的模拟/数字转换器的误差。由此，放大的代数符号是当前调制比特的代数符号的函数，并使残值差与该代数符号相乘。最初可以通过前述的第一相乘来产生代数符号校正残值信号。还可以配置用于将代数符号校正残值信号与评价电路中放大控制元件的放大信号的量相乘的第二乘法器。这与上述测量随着模拟路径而放大的残值差相对应。因而，可以根据代数符号校正后的残值信号来产生放大了的代数符号校正后的残值信号。根据另一实施例的光纤萨格纳克干涉仪，可通过对放大控制元件的输出信号求逆(inverting)来产生放大信号的量。放大控制元件对整个控制环路的放大进行调整，以使得即将得到的值总是为I。因而整个模拟放大和放大控制元件的乘积为I。根据另一实施例，所述光纤萨格纳克干涉仪包括残值差加法器，所述残值差加法器用于将模拟/数字转换器的输出与放大了的代数符号校正后的残值信号相加，以使得能够在主控制电路中处理所述加法器的信号输出。因而，主控制电路的信号处理与模拟/数字转换器的包括因量化噪声所引起的当前相位误差的实际输出信号有关，另外还与所加上的用于补偿该相位误差的、放大了的代数符号校正后的残值信号有关。该放大了的代数符号校正后的残值信号由此包括在主控制电路的控制中，从而还包括在用于产生调制信号或相位复位信号以及最重要的转动速度信号和最终的相位调制器用复位信号的信号处理中。根据另一实施例，在光纤萨格纳克干涉仪的情况下，可以利用主控制电路基于加法器的信号输出来产生数字相位复位信号。此外，该数字相位复位信号可被提供给数字/模拟转换器以获得作用于相位调制器的复位信号。这可以以简化方式解释如下。在理想情况下，在用于补偿由量化噪声所引起的相位误差的工作周期开始时就已知该相位误差，这是因为该相位误差已产生或者已对模拟域以及数字域内的信号处理产生了影响。这有可能，因为该相位误差是利用残值差针对相互紧邻的两个工作周期所确定的。因此，对在后一工作周期内读出的模拟/数字转换器数据中的前一相位误差进行补偿特别有利于抑制量化噪声。在理想情况下，量化噪声得以完全抵消，实际上根据上述解决方案在任意情况下均近乎完全抵消量化噪声。
可以再次以简化方式将上述情况概括如下。在字宽比数字/模拟转换器的输入的字宽高的评价电路中计算调制信号。假定将由于字宽的差而剩余的部分、即无法提供给数字/模拟转换器的准低值比特作为余数，并且形成相对于在前一陀螺仪工作周期内产生的余数的差。该差是上述的与响应于调制的相位误差相对应的残值差。为了确定模拟/数字转换器的相应误差，测量随着整个模拟路径、即模拟域内的信号处理而放大的残值差。放大的代数符号是评价电路中的调制信号的当前调制比特的代数符号的函数，从而将残值差与该代数符号相乘。相应的放大量可以通过对评价电路中的增益控制元件求逆来获得，并由于评价电路中已连续进行的测量而成为信号处理的已知变量。最终，考虑到在非理想情况下通常出现死区时间，将这样所获得 的校正与模拟/数字转换器的值或输出信号相加。因而，总是几乎完全补偿了由量化噪声所引起的相位误差。因而，表示相位误差的残值信号基于第一字宽的信号中未被输入至数字/模拟转换器的信号部分、也即基于表示上述第三字宽的残余信号的信号部分，这特别有利。该残值信号未被数字/模拟转换器处理，由此允许几乎无偏差地得出相位误差。根据一种光纤萨格纳克干涉仪的控制方法，所述光纤萨格纳克干涉仪包括光源、偏光器、光纤线圈、光检测器装置、包含下游所连接的模拟/数字转换器的放大器、数字/模拟转换器、评价电路、加法器以及相位调制器，其中来自所述光源的由所述偏光器进行了偏振且通过光束分割所产生的两个光束以相反方向射入所述光纤线圈并随后重新组合。通过重新组合光束所产生的干涉信号在通过偏光器之后提供给光检测器装置，通过光检测器装置将与干涉信号的光强度相对应的信号提供给包括下游所连接的模拟/数字转换器的放大器，并在评价电路中处理该放大器的输出信号。此外，利用主控制电路产生数字相位复位信号，并将该数字相位复位信号提供给数字/模拟转换器以获得作用于相位调制器的复位信号。模拟/数字转换器的输出具有第一字宽，并因此使得在主控制电路中进行处理的输出信号以及相位复位信号均具有第一字宽。然而，数字/模拟转换器的输入具有第二字宽，并因此使得作用于相位调制器的复位信号具有第二字宽。根据本方法的实施例，所述评价电路、所述模拟/数字转换器和所述数字/模拟转换器按利用时钟脉冲发生器预先确定且同步的工作周期进行工作。萨格纳克干涉仪由此包括残值差计算部，所述残值差计算部用于计算第一工作周期的残值信号与下一工作周期的残值信号之间的残值差。残值差由此具有第三字宽，这是因为残值差是根据不同工作周期的在各情况下均具有第三字宽的两个残值信号而形成的。根据另一实施例，经由加法器将残值差与模拟/数字转换器的输出信号相加，以使得在评价电路中对由此产生的相应信号进行处理。残值差是根据两个不同的残值信号所产生的，但也可被理解为残值信号。尽管残值差不表示可被分配至单个工作周期的残值信号，但残值差是根据残值信号所产生的。残值差还可被理解为针对连续的两个工作周期的残值信号。


以下将利用附图通过示例来更详细地说明本发明的上述优点和特征以及更多的优点和特征。图I示出简图形式的控制电路，其中该控制电路可用于根据本发明实施例的光纤萨格纳克干涉仪的情况。
具体实施例方式图I所示的内容是为了更好地理解本发明，并且仅涉及本发明的一个实施例。特别地，还说明了有助于理解并用于解释实际实施的组件或信号处理，但这些组件或信号处理对于实现本发明而言并非绝对必需。图I中象征性示出萨格纳克干涉仪的光纤线圈I。该萨格纳克干涉仪还包括光源和偏光器，然而图中没有示出这两者。在光纤线圈I内行进的光束以及由此穿过光纤线圈I的信号均存在于模拟域内。为了执行适当的信号处理以在光纤线圈I内实现期望的相位调·制，在评价电路中以数字域执行该信号处理。因此，将光纤线圈I的光输出或信号输出提供给利用ADC来标识的模拟/数字转换器2。相应地，将利用DAC来标识的数字/模拟转换器3的信号输出提供给光纤线圈I中的调制器。来自光源的由偏光器进行了偏振且通过光束分割所产生的两个光束可以以相反方向射入光纤线圈I并随后可以重新组合，并且这两个光束可以由配置在光纤线圈I中的未示出的相位调制器进行调制。由于相位调制器所设置的相应复位信号，该相位调制器能够影响以彼此相反的方式在光纤线圈I内行进的两个光束之间的相移。为此，通过重新组合光束所产生的干涉信号可提供给光检测器装置，利用光检测器装置可以提供与干涉信号的光强度相对应且可提供给包括下游所连接的模拟/数字转换器的放大器的信号，并且可以在评价电路中对该放大器的输出信号进行处理。然后，可以利用评价电路的主控制电路来产生数字相位复位信号，并且可以将该数字相位复位信号提供给数字/模拟转换器3以获得作用于相位调制器的复位信号。模拟/数字转换器2的输出具有第一字宽，并因此使得在主控制电路中进行处理的输出信号以及相位复位信号均具有第一字宽。数字/模拟转换器3的输入具有比第一字宽小的第二字宽，并因此使得作用于相位调制器的复位信号也具有第二字宽，其中，在主控制电路的数字部分中以第二字宽来计算调制和复位信号。这是因为数字/模拟转换器3的输入仅允许第二字宽的信号。剩余的低值比特构成第三字宽的信号。在图I中，利用短划线来表示第三字宽的信号。此外，箭头4示出控制电路中分叉出第三字宽的信号的位置，使得在数字/模拟转换器3的输入处可以应用完全可控的第二字宽的信号。由短划线所标识的信号路径以及相应的信号处理可被识别为辅助控制电路，其中该辅助控制电路与作为主控制电路的其余控制电路或相应的信号处理一起构成评价电路。表示剩余比特的第三字宽的信号构成至少一个残值信号。所述至少一个残值信号可以经由加法器5与模拟/数字转换器2的输出信号相加。如已知的，可以仅根据第一字宽的信号相对于数字/模拟转换器的第二字宽的输入信号的剩余比特来产生残值信号。图I的控制电路、即包括主控制电路和辅助控制电路的整个相关评价电路按利用时钟脉冲发生器预先确定的工作周期进行工作。因而，可以产生第一工作周期的残值信号以及下一工作周期的另一残值信号，并且可以形成这两个残值信号的差。利用用于提供在当前工作周期之前的工作周期的残值信号的控制元件6以及减法器7来例示出该情况。反过来，残值差可被看作一种残值信号。残值差与响应于调制的相位误差相对应。为了补偿该相位误差，将模拟/数字转换器3的尚未校正最初所包含的相位误差的输出改变为相应的校正信号。放大的代数符号是当前工作周期的调制比特的函数。调制比特确定是否将与Pi/2的相位偏差相对应且为控制干涉仪特性曲线上的最大斜率点所需的调制信号与具有正代数符号或负代数符号的复位信号相加。由此利用乘法器9对来自元件8的为包括调制比特的残值差形式的残值信号进行相乘。将由此根据作为残值信号的残值差以及调制比特所产生的信号识别为代数符号校正残值信号。通过对放大控制元件或增益控制元件10求逆将获得放大的量，其中，求逆器(inverter) 11执行该求逆，并且乘法器12将增益控制元件10的逆信号与代数符号校正残值信号相乘。该相乘的结果是放大了的代数符号校正后的残值信号。该放大了的代数符号校正后的残值信号通过延迟元件13，利用延迟元件13来补偿实际系统中由于技术原因使得信号行进时间相互不同而出现的死区时间。最终，还可被理解为代数符号校正放大残值差的、放大了的代数符号校正后的残值信号以能够补偿死区时间的方式经由加法器5与模拟/数字转换器2的输出信号相加。
如已知的，模拟/数字转换器2的输出信号为第一字宽，而放大了的代数符号校正后的残值信号为第三字宽。因此，响应于加法器5所进行的信号相加，模拟/数字转换器2的输出信号的字宽自然不会改变，而是维持第一字宽。可以以这里所述的方式总是根据两个工作周期来确定描述响应于调制由数字/模拟转换器3的量化所产生的相位误差的程度的一个残值差，然后将相应的信息直接用于补偿因该相位误差所引起的光检测器装置对光强度的测量误差。与光强度相关的信息包括模拟/数字转换器的输出值。相应地对这些输出值进行校正。简言之，所述残值信号仅与响应于调制的相位误差相对应。因此，由于萨格纳克干涉仪的相应特性曲线上的工作点由连续的两个调制信号的差来确定这一事实，残值信号的差导致用于测量当前工作点的实际位置的检测器信号的误差。还可将串联的差分器、代数符号校正构件、放大相乘构件和延迟构件理解为对干涉仪的例示，利用该干涉仪来预测量化误差的影响，从而可以对该影响进行补偿。因而，如此的再现不适用于所有可能的工作点，而适用于尺寸和参数如再现时所反映的具体干涉仪，这是因为再现在当前所使用的位于最大强度的一半的各个工作点的区域内来线性化干涉仪特性曲线。
权利要求
1.一种光纤萨格纳克干涉仪的控制方法，所述光纤萨格纳克干涉仪包括光源、偏光器、光纤线圈(I)、光检测器装置、包含下游所连接的模拟/数字转换器(2)的放大器、数字/模拟转换器(3)、评价电路、加法器(5)以及相位调制器，其中 来自所述光源的由所述偏光器进行了偏光且通过光束分割所产生的两个光束以相反方向射入所述光纤线圈(I)，然后重新组合， 通过重新组合所述两个光束所产生的干涉信号在通过所述偏光器之后输入所述光检测器装置，利用所述光检测器装置提供与所述干涉信号的光强度相对应且要提供给包括下游所连接的模拟/数字转换器(2)的所述放大器的信号，并在所述评价电路中对所述放大器的输出信号进行处理，以及 利用所述评价电路中的主控制电路产生数字相位复位信号，并将所述数字相位复位信号提供给所述数字/模拟转换器(3)以获得作用于所述相位调制器的复位信号， 其特征在于， 所述模拟/数字转换器(2)的输出具有第一字宽，并由此使得在所述主控制电路中进行处理的输出信号以及所述相位复位信号均具有第一字宽； 所述数字/模拟转换器(3)的输入具有比所述第一字宽小的第二字宽，并由此使得作用于所述相位调制器的复位信号也具有第二字宽，其中在所述主控制电路的数字部分中以所述第二字宽来计算调制复位信号， 其中，产生能够经由所述加法器(5)与所述模拟/数字转换器⑵的输出信号相加的具有第三字宽的残值信号，其中，所述第三字宽与所述评价电路计算出的、因所述数字/模拟转换器(3)仅具有受限的较小字宽而无法提供给所述数字/模拟转换器(3)的剩余低值比特的数量相对应。
2.根据权利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述评价电路、所述模拟/数字转换器(2)和所述数字/模拟转换器(3)按利用时钟脉冲发生器预先确定且同步的工作周期进行工作， 以及，所述光纤萨格纳克干涉仪还包括残值差计算部，所述残值差计算部用于计算第一工作周期的残值信号与下一工作周期的残值信号之间的残值差，其中所述残值差具有所述第二字宽。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，经由所述加法器(5)将所述残值差与所述模拟/数字转换器(2)的输出信号相加。
4.根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于 利用第一乘法器将所述残值差与所述评价电路中产生的当前调制信号的代数符号相乘；以及 利用第二乘法器将代数符号校正后的残值信号与所述评价电路中放大控制元件(10)的放大信号的量相乘，以产生放大了的代数符号校正后的残值信号， 其中，所述放大信号的量能够通过对所述放大控制元件(10)的输出信号求逆来产生。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，利用所述加法器(5)将所述模拟/数字转换器(2)的输出与所述放大了的代数符号校正后的残值信号相加，以使得能够在所述主控制电路中处理所述加法器(5)的信号输出。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，利用所述主控制电路基于所述加法器(5)的信号输出来产生所述数字相位复位信号，并且 将所述数字相位复位信号提供给所述数字/模拟转换器(3)以获得作用于所述相位调制器的复位信号。
7.一种光纤萨格纳克干涉仪，其包括光源、偏光器、光纤线圈(I)、光检测器装置、包含下游所连接的模拟/数字转换器(2)的放大器、数字/模拟转换器(3)、评价电路、加法器(5)以及相位调制器，其中 来自所述光源的由所述偏光器进行了偏光且通过光束分割所产生的两个光束能够以相反方向射入所述光纤线圈(I)，然后能够重新组合，并且所述两个光束能够由配置在所述光纤线圈(I)中的所述相位调制器进行调制， 通过重新组合所述两个光束所产生的干涉信号能够输入所述光检测器装置，利用所述光检测器装置能够提供与所述干涉信号的光强度相对应且能够提供给包括下游所连接的模拟/数字转换器(2)的所述放大器的信号，并能够在所述评价电路中对所述放大器的输出信号进行处理，以及 利用所述评价电路中的主控制电路能够产生数字相位复位信号，并且能够将所述数字相位复位信号提供给所述数字/模拟转换器(3)以获得作用于所述相位调制器的复位信号， 其特征在于， 所述模拟/数字转换器(2)被配置为其输出具有第一字宽，并由此使得在所述主控制电路中进行处理的输出信号以及所述相位复位信号均具有第一字宽； 所述数字/模拟转换器(3)被配置为其输入具有比所述第一字宽小的第二字宽，并由此使得作用于所述相位调制器的复位信号也具有所述第二字宽，其中在所述主控制电路的数字部分中以所述第二字宽来计算调制复位信号， 其中，能够产生能够经由所述加法器(5)与所述模拟/数字转换器(2)的输出信号相加的具有第三字宽的残值信号，所述残值信号由具有所述第二字宽的信号的剩余低值比特构成。
8.根据权利要求7所述的光纤萨格纳克干涉仪，其特征在于，所述评价电路、所述模拟/数字转换器(2)和所述数字/模拟转换器(3)被配置为按利用时钟脉冲发生器预先确定且同步的工作周期进行工作， 以及，所述光纤萨格纳克干涉仪还包括残值差计算部，所述残值差计算部用于计算第一工作周期的残值信号与下一工作周期的残值信号之间的残值差。
9.根据权利要求8所述的光纤萨格纳克干涉仪，其特征在于，还包括第一乘法器，所述第一乘法器用于将所述残值差与所述评价电路中产生的当前调制信号的代数符号相乘。
10.根据权利要求9所述的光纤萨格纳克干涉仪，其特征在于，还包括第二乘法器，所述第二乘法器用于将代数符号校正后的残值信号与所述评价电路中放大控制元件(10)的放大信号的量相乘，以能够产生放大了的代数符号校正后的残值信号。
11.根据权利要求10所述的光纤萨格纳克干涉仪，其特征在于，还包括位于所述放大控制元件(10)的输出处的求逆器，所述求逆器用于通过对所述放大控制元件(10)的输出信号求逆来产生所述放大信号的量。
12.根据权利要求10或11所述的光纤萨格纳克干涉仪，其特征在于，所述加法器(5)将所述模拟/数字转换器(2)的输出与所述放大了的代数符号校正后的残值信号相加，以使得能够在所述主控制电路中处理所述加法器(5)的信号输出。
13.根据权利要求12所述的光纤萨格纳克干涉仪，其特征在于，所述主控制电路被配置为 能够基于所述加法器(5)的信号输出来产生所述数字相位复位信号，并且能够将所述数字相位复位信号提供给所述数字/模拟转换器(3)以获得作用于所述相位调制器的复位信号。
全文摘要
本发明涉及光纤Sagnac(萨格纳克)干涉仪以及用于控制光纤萨格纳克干涉仪的方法。对于光纤萨格纳克干涉仪，模拟/数字转换器(2)的输出为第一字宽，并由此使得在主控制电路中进行处理的输出信号以及相位调制用的相位复位信号均为第一字宽。数字/模拟转换器(3)的输入为比第一字宽小的第二字宽，并由此使得作用于相位调制器的复位信号也为第二字宽，其中按第二字宽来计算调制复位信号。可以根据剩余的低值比特来获得第三字宽的残值信号，并经由加法器将该残值信号与模拟/数字转换器的输出信号相加。
文档编号G01C19/72GK102749077SQ20121011928
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月20日 优先权日2011年4月21日
发明者O·德彼-瑞保德 申请人:诺思罗普·格鲁曼·利特夫有限责任公司