CN114459457B - 基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于互易调制二次解调的光纤陀螺系统及方法。本发明首先对激光器输出的光先通过相位调制器进行第一次相位调制，然后经过Y分支相位调制器分束，并分别施加第一次辅助调制和第二次相位调制；经过调制的光分别从顺逆时针方向输入谐振腔中；谐振腔输出的顺逆时针光分别被光电转换器转化为电信号，然后对电信号实施两次解调，解调输出可反映角速度输入或谐振频率的变化。本发明通过互易调制二次解调的办法有效地抑制了背向散射噪声和相位调制器寄生强度调制噪声的影响，基于单个光源实现了国外用三光源集成模块才能达到的噪声抑制效果，降低了系统的复杂度和成本，陀螺的零偏稳定性好，检测精度高，具有小型化、实用化的潜在价值。

Description

基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统及方法

技术领域

本发明涉及惯性传感与微弱信号检测技术领域，尤其涉及一种基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统及方法。谐振式光纤陀螺的敏感元件为无源光纤环形谐振腔。

背景技术

谐振式光纤陀螺(Resonator Fiber Optic Gyroscope，RFOG)是利用光学Sagnac效应实现对转动检测的一种高精度的微型惯性传感器。无振动部件的谐振式光纤陀螺具有小型化，精度高，抗震动等优点。相比微机械陀螺和干涉式光纤陀螺，谐振式光纤陀螺将具有更大的优势。

谐振式光纤陀螺易受到许多类型的光学噪声的干扰，例如背向散射噪声、克尔效应噪声、偏振波动噪声等，特别是背向散射噪声对谐振式光纤陀螺的检测精度影响最为严重。一般地，背向散射噪声包括背散射强度项和信号光与背散光干涉项，干涉项噪声的处理已基本明确，即对顺逆针光束采用载波抑制的相位调制技术。而对于背散射强度项噪声，过去常采用对顺逆针光束进行载波抑制的差频相位调制技术，差频调制意味着顺逆针光束需分别采用两个独立的相位调制器来实现。研究表明，实际相位调制器在进行相位调制时不可避免地会产生寄生强度调制噪声，不同的相位调制器产生的寄生强度调制是不一样的，因此，载波抑制的差频相位调制技术虽然能够有效抑制背散射强度项和干涉项噪声，但伴随不同相位调制器产生的寄生强度调制噪声最终成为实际制约陀螺精度的因素。随后发展的互易性调制技术，采用同一个相位调制器对顺逆针光束进行同频调制(载波抑制采用两个辅助相位调制实现)，相位调制器产生的寄生强度调制对顺逆针光束的影响是相同的，因此，可以通过后续环路锁定技术得到有效抑制。采用互易性调制技术后，谐振式光纤陀螺的短期精度得到提升，然而存在的问题是无法对付背散射强度项噪声，特别是当环境温度等改变时，背散射强度项噪声也会发生起伏，最终成为制约谐振式光纤陀螺长期稳定性提高的一个主要因素。

为了提高陀螺的长期零偏稳定性，降低环境温度对陀螺检测精度的影响，有必要结合相位调制器的残余强度调制和背散射噪声对信号调制技术进行再研究，对上述噪声进行充分有效的抑制，又不增加系统成本特别是探测光源数量，实现小型化高精度的角速度传感器。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统及方法，特别是该系统基于单个激光器实现，不需要多个激光器作为探测光源。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一方面提出了一种基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统，其包括可调谐激光器、第一相位调制器、Y分支相位调制器、光学谐振腔构成的光学系统以及第一光电转换器、第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、数据记录仪、第二光电转换器、第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、反馈锁定模块构成的信号处理系统；

所述可调谐激光器的输出端与第一相位调制器的输入端相连，第一相位调制器的输出端与Y分支相位调制器的输入端相连，Y分支相位调制器的输出端分别与光学谐振腔的顺、逆时针输入端相连，光学谐振腔的顺时针输出端与第二光电转换器相连，逆时针输出端与第一光电转换器相连，第一光电转换器与第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、数据记录仪顺次相连，第二光电转换器与第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、反馈锁定模块、可调谐激光器的调谐端口顺次相连。

本发明进一步提出了一种上述系统的检测方法，其包括以下步骤：

1)第一次相位调制：由可调谐激光器发出的激光，通过第一相位调制器进行相位调制，调制信号为U₁(t)；

2)第一次辅助相位调制：经过第一相位调制器的光，通过Y分支相位调制器分成相同功率的两束，两束光分别进行相位调制，其中一束光的调制信号为U₂(t)，调制系数为2.405，起到载波抑制的作用；另一束光的调制信号U₃(t)，调制系数为2.405，增强载波抑制的作用；U₂(t)与U₃(t)的调制频率不相同，且相较U₁(t)的频率小10倍以上；

3)第二次相位调制：Y分支相位调制器除了对每束光进行辅助相位调制，还需同时进行第二次相位调制，其中一束的调制信号为U₄(t)，另一束的调制信号为U₅(t)，U₄(t)和U₅(t)的频率不同且两者与(n+0.5)×FSR的偏差在设定范围内，其中n为整数，FSR是谐振腔的自由谱线宽度，两束光分别从顺、逆时针方向输入光学谐振腔，并分别以顺、逆时针方向在光学谐振腔内循环传输，然后输出到光学谐振腔的顺、逆时针输出端，顺时针输出光被第二光电转换器直接探测，逆时针输出光被第一光电转换器直接探测；

4)第一次同步解调：经过第一光电转换器后的电信号在第一解调模块进行解调，解调信号为U₆(t)，其频率为U₄(t)的二倍，并在第一信号处理模块中进行低通滤波和放大，第一信号处理模块的输出信号为U₇(t)；经过第二光电转换器后的电信号在第三解调模块进行解调，解调信号为U₈(t)，其频率为U₅(t)的二倍，并在第三信号处理模块中进行低通滤波和放大，第三信号处理模块的输出信号为U₉(t)；

5)第二次同步解调：第一信号处理模块的输出值U₇(t)输入到第二信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第二信号处理模块，标定后得到U₁₀(t)，输出至数据记录仪作为陀螺的输出；第三信号处理模块的输出值U₉(t)输入到第四信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第四信号处理模块，第四信号处理模块的输出作为反馈锁定模块的输入信号，反馈锁定模块的输出作用于可调谐激光器的调谐端口，使激光器的中心频率锁定在光学谐振腔的谐振频率上。

作为本发明的优选方案，步骤3)中，U₄(t)与(n+0.5)×FSR的偏差不大于FSR×0.01，U₅(t)与(n+0.5)×FSR的偏差不大于FSR×0.01。

本发明还提出了另一种基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统，其包括可调谐激光器、第一相位调制器、Y分支相位调制器、第二相位调制器、第三相位调制器、光学谐振腔构成的光学系统以及第一光电转换器、第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、数据记录仪、第一反馈锁定模块、第二光电转换器、第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、第二反馈锁定模块构成的信号处理系统；

所述可调谐激光器的输出端与第一相位调制器的输入端相连，第一相位调制器的输出端与Y分支相位调制器输入端相连，Y分支相位调制器的输出端分别与第二相位调制器、第三相位调制器的输入端相连，第二相位调制器、第三相位调制器的输出端分别与光学谐振腔的顺、逆时针输入端相连，光学谐振腔的顺时针输出端与第二光电转换器相连，逆时针输出端与第一光电转换器相连，第一光电转换器与第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、第一反馈锁定模块、第二相位调制器的调制信号端口顺次相连，第二信号处理模块同时与数据记录仪相连，第二光电转换器与第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、第二反馈锁定模块、可调谐激光器的调谐端口依次相连。

上述另一种系统的检测方法，其包括以下步骤：

1)第一次相位调制：由可调谐激光器发出的激光，通过第一相位调制器进行相位调制，调制信号为U₁(t)；

2)第一次辅助相位调制：经过第一相位调制器的光，通过Y分支相位调制器分成相同功率的两束，两束光分别进行相位调制，其中一束光的调制信号为U₂(t)，调制系数为2.405，起到载波抑制的作用；另一束光的调制信号U₃(t)，调制系数为2.405，起到载波抑制的作用；U₂(t)与U₃(t)的调制频率不相同，且相较U₁(t)的频率小10倍以上；

3)第二次相位调制：Y分支相位调制器除了对每束光进行辅助相位调制，还需同时进行第二次相位调制，其中一束的调制信号为U₄(t)，另一束的调制信号为U₅(t)，U₄(t)和U₅(t)的频率不同，且两者与(n+0.5)×FSR的偏差在设定范围内，其中n为整数，FSR是谐振腔的自由谱线宽度，两束光分别输入到第二、第三相位调制器，第三、第二相位调制器的输出光分别从顺、逆时针方向输入光学谐振腔，并分别以顺、逆时针方向在光学谐振腔内循环传输，然后输出到光学谐振腔的顺、逆时针输出端，顺时针输出光被第二光电转换器直接探测，逆时针输出光被第一光电转换器直接探测；

4)第一次同步解调：经过第一光电转换器后的电信号在第一解调模块进行解调，解调信号为U₆(t)，其频率为U₄(t)的二倍，并在第一信号处理模块中进行低通滤波和放大，第一信号处理模块的输出信号为U₇(t)；经过第二光电转换器后的电信号在第三解调模块进行解调，解调信号为U₈(t)，其频率为U₅(t)的二倍，并在第三信号处理模块中进行低通滤波和放大，第三信号处理模块的输出信号为U₉(t)；

5)第二次同步解调：第一信号处理模块的输出值U₇(t)输入到第二信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第二信号处理模块，第二信号处理模块的输出作为第一反馈锁定模块的输入，第一反馈锁定模块产生两路信号U₁₀(t)与U₁₁(t)，U₁₀(t)为锯齿波信号，作为第二相位调制器的调制信号，对光束进行移频，实现谐振腔逆时针方向谐振频率的跟踪锁定，U₁₁(t)为U₁₀(t)的频率，经过标定后输出至数据记录仪作为陀螺的输出；第三信号处理模块的输出U₉(t)输入到第四信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第四信号处理模块，第四信号处理模块的输出作为第二反馈锁定模块的输入信号，第二反馈锁定模块的输出作用于可调谐激光器的调谐端口，使激光器的中心频率锁定在光学谐振腔顺时针方向谐振频率上。

作为本发明的优选方案，步骤3)中，U₄(t)与(n+0.5)×FSR的偏差不大于FSR×0.01，U₅(t)与(n+0.5)×FSR的偏差不大于FSR×0.01。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果包括：

本发明提供的基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统及方法，可对背向散射噪声和相位调制器的寄生强度调制噪声实现完全的抑制，陀螺的零偏稳定性好，温度漂移小。

本发明提供的基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统及方法，只用了单个光源，能够降低系统的复杂度，实现了国外霍尼韦尔公司采用三个集成化光源达到的噪声抑制效果，潜在商业价值高；

本发明提供的基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统及方法能降低系统对光学器件的需求，只用一个相位调制器与一个Y分支相位调制器就能够实现主要功能，结构简单，抗干扰能力强。

附图说明

图1是本发明的第一种基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统的结构示意图；

图2是本发明的第二种基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统的结构示意图；

图3是第一次同步解调经信号处理后输出的曲线示意图；

图4是第二次同步解调经信号处理后输出的曲线示意图；

图5是光学谐振腔谐振峰的幅频曲线示意图；

图6是基于同频调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统的具体实施案例示意图；

图中：1、可调谐激光器，2、第一相位调制器，3、Y分支相位调制器，4、光学谐振腔，5、第一光电转换器，6、第一信号解调模块，7、第一信号处理模块，8、第二信号解调模块，9、第二信号处理模块，10、数据记录仪，11、第二光电转换器，12、第三信号解调模块，13、第三信号处理模块，14、第四信号解调模块，15、第四信号处理模块，16、反馈锁定模块。

具体实施方式

下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明不仅限于此。

如图1所示，在本发明的一种可选实施例中，基于二次解调的谐振式光纤陀螺系统主要包括可调谐激光器、第一相位调制器、Y分支相位调制器、光学谐振腔构成的光学系统以及第一光电转换器、第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、数据记录仪、第二光电转换器、第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、反馈锁定模块构成的信号处理系统。可调谐激光器的输出端与第一相位调制器的输入端相连，第一相位调制器的输出端与Y分支相位调制器的输入端相连，Y分支相位调制器的输出端分别与光学谐振腔的顺、逆时针输入端相连，光学谐振腔的顺时针输出端与第二光电转换器相连，逆时针输出端与第一光电转换器相连，第一光电转换器与第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模、数据记录仪顺次相连，第二光电转换器与第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、反馈锁定模块、可调谐激光器的调谐端口顺次相连。

上述检测系统的检测方法，包括以下步骤：

第一次相位调制：由可调谐激光器发出的激光，通过第一相位调制器进行相位调制，调制信号为U₁(t)；

第一次辅助相位调制：经过第一相位调制器的光，通过Y分支相位调制器分成相同功率的两束，两束光分别进行相位调制，其中一束光的调制信号为U₂(t)，调制系数为2.405，起到载波抑制的作用；另一束光的调制信号U₃(t)，调制系数为2.405，增强载波抑制的作用；U₂(t)与U₃(t)的调制频率不相同，且相较U₁(t)的频率小10倍以上；

第二次相位调制：Y分支相位调制器除了对每束光进行辅助相位调制，还需同时进行第二次相位调制，其中一束的调制信号为U₄(t)，另一束的调制信号为U₅(t)，且要求U₄(t)和U₅(t)的频率不同，U₄(t)与U₅(t)与(n+0.5)×FSR的偏差均不大于FSR×0.01，其中n为整数，FSR是谐振腔的自由谱线宽度，两束光分别从顺、逆时针方向输入光学谐振腔，并分别以顺、逆时针方向在光学谐振腔内循环传输，然后输出到光学谐振腔的顺、逆时针输出端，顺时针输出光被第二光电转换器直接探测，逆时针输出光被第一光电转换器直接探测；

第一次同步解调：经过第一光电转换器后的电信号在第一解调模块进行解调，解调信号为U₆(t)，其频率为U₄(t)的二倍，并在第一信号处理模块中进行低通滤波和放大，第一信号处理模块的输出信号为U₇(t)；经过第二光电转换器后的电信号在第三解调模块进行解调，解调信号为U₈(t)，其频率为U₅(t)的二倍，并在第三信号处理模块中进行低通滤波和放大，第三信号处理模块的输出信号为U₉(t)，该信号重构了谐振腔的谐振曲线，如图3所示，保证了背向散射噪声的影响被完全消除；

第二次同步解调：第一信号处理模块的输出值U₇(t)输入到第二信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第二信号处理模块，标定后得到U₁₀(t)，输出至数据记录仪作为陀螺的输出；第三信号处理模块的输出值U₉(t)输入到第四信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第四信号处理模块，第四信号处理模块的输出作为反馈锁定模块的输入信号，反馈锁定模块的输出作用于可调谐激光器的调谐端口，使激光器的中心频率锁定在光学谐振腔的谐振频率上。

如图2所示，在本发明的另一种可选实施例中，基于二次解调的谐振式光纤陀螺系统主要包括可调谐激光器、第一相位调制器、Y分支相位调制器、第二相位调制器、第三相位调制器、光学谐振腔构成的光学系统以及第一光电转换器、第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、数据记录仪、第一反馈锁定模块、第二光电转换器、第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、第二反馈锁定模块构成的信号处理系统。所述可调谐激光器的输出端与第一相位调制器的输入端相连，第一相位调制器的输出端与Y分支相位调制器输入端相连，Y分支相位调制器的输出端分别与第二相位调制器、第三相位调制器的输入端相连，第二相位调制器、第三相位调制器的输出端分别与光学谐振腔的顺、逆时针输入端相连，光学谐振腔的顺时针输出端与第二光电转换器相连，逆时针输出端与第一光电转换器相连，第一光电转换器与第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、第一反馈锁定模块、第二相位调制器的调制信号端口顺次相连，第二信号处理模块同时与数据记录仪相连，第二光电转换器与第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、第二反馈锁定模块、可调谐激光器的调谐端口依次相连。

上述检测系统的检测方法，包括以下步骤：

第一次相位调制：由可调谐激光器发出的激光，通过第一相位调制器进行相位调制，调制信号为U₁(t)；

第一次辅助相位调制：经过第一相位调制器的光，通过Y分支相位调制器分成相同功率的两束，两束光分别进行相位调制，其中一束光的调制信号为U₂(t)，调制系数为2.405，起到载波抑制的作用；另一束光的调制信号U₃(t)，调制系数为2.405，起到载波抑制的作用；U₂(t)与U₃(t)的调制频率不相同，且相较U₁(t)的频率小10倍以上；

第二次相位调制：Y分支相位调制器除了对每束光进行辅助相位调制，还需同时进行第二次相位调制，其中一束的调制信号为U₄(t)，另一束的调制信号为U₅(t)，U₄(t)与U₅(t)与(n+0.5)×FSR的偏差均不大于FSR×0.01，其中n为整数，FSR是谐振腔的自由谱线宽度，两束光分别输入到第二、第三相位调制器，第三、第二相位调制器的输出光分别从顺、逆时针方向输入光学谐振腔，并分别以顺、逆时针方向在光学谐振腔内循环传输，然后输出到光学谐振腔的顺、逆时针输出端，顺时针输出光被第二光电转换器直接探测，逆时针输出光被第一光电转换器直接探测；

第一次同步解调：经过第一光电转换器后的电信号在第一解调模块进行解调，解调信号为U₆(t)，其频率为U₄(t)的二倍，并在第一信号处理模块中进行低通滤波和放大，第一信号处理模块的输出信号为U₇(t)；经过第二光电转换器后的电信号在第三解调模块进行解调，解调信号为U₈(t)，其频率为U₅(t)的二倍，并在第三信号处理模块中进行低通滤波和放大，第三信号处理模块的输出信号为U₉(t)，该信号重构了谐振腔的谐振曲线，如图3所示，保证了背向散射噪声的影响被完全消除；

第二次同步解调：第一信号处理模块的输出值U₇(t)输入到第二信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第二信号处理模块，第二信号处理模块的输出作为第一反馈锁定模块的输入，第一反馈锁定模块产生两路信号U₁₀(t)与U₁₁(t)，U₁₀(t)为锯齿波信号，作为第二相位调制器的调制信号，对光束进行移频，实现谐振腔逆时针方向谐振频率的跟踪锁定，U₁₁(t)为U₁₀(t)的频率，经过标定后输出至数据记录仪作为陀螺的输出；第三信号处理模块的输出U₉(t)输入到第四信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第四信号处理模块，第四信号处理模块的输出作为第二反馈锁定模块的输入信号，第二反馈锁定模块的输出作用于可调谐激光器的调谐端口，使激光器的中心频率锁定在光学谐振腔顺时针方向谐振频率上。

如图3所示，本发明给出了图1及图2所示基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统的第一次同步解调输出曲线，对于图1和图2中给出的系统，该图反映了当输入谐振腔的激光中心频率线性增加时，第一和第三信号处理模块的输出变化。

如图4所示，本发明给出了图1及图2所示基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统的第二次同步解调输出曲线，对于图1和图2中给出的系统，该图反映了当输入谐振腔的激光中心频率线性增加时，第二和第四信号处理模块的输出变化。

如图5所示，本发明给出了图1系统中光学谐振腔的输出幅频曲线示意图，当输入谐振腔的激光中心频率线性增加时，谐振腔的输出光功率在频域上呈周期性变化。

如图6所示，是一种基于同频调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统实施案例，本发明使用锂酸铌波导调制器作为相位调制器，光电探测器作为光电转换器，在基于FPGA的开发平台上进行代码编写实现第一、第二、第三、第四信号解调模块，第一、第二、第三、第四信号处理模块，反馈锁定模块，使用数字万用表或者个人电脑作为数据记录仪。

结合图1-图6可知，本发明提供的基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统只用了单个光源，能够降低系统的复杂度，实现了国外霍尼韦尔公司采用三个集成化光源达到的噪声抑制效果，潜在商业价值高；另外，本发明能降低系统对光学器件的需求，只用一个相位调制器与一个Y分支相位调制器就能够实现主要功能，结构简单，抗干扰能力强。本发明可对背向散射噪声和相位调制器的寄生强度调制噪声实现完全的抑制，陀螺的零偏稳定性好，温度漂移小。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统，其特征在于，它包括可调谐激光器、第一相位调制器、Y分支相位调制器、光学谐振腔构成的光学系统以及第一光电转换器、第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、数据记录仪、第二光电转换器、第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、反馈锁定模块构成的信号处理系统；

所述可调谐激光器的输出端与第一相位调制器的输入端相连，第一相位调制器的输出端与Y分支相位调制器的输入端相连，Y分支相位调制器的输出端分别与光学谐振腔的顺、逆时针输入端相连，光学谐振腔的顺时针输出端与第二光电转换器相连，逆时针输出端与第一光电转换器相连，第一光电转换器与第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、数据记录仪顺次相连，第二光电转换器与第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、反馈锁定模块、可调谐激光器的调谐端口顺次相连。

2.一种应用权利要求1所述基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)第一次相位调制：由可调谐激光器发出的激光，通过第一相位调制器进行相位调制，调制信号为U₁(t)；

2)第一次辅助相位调制：经过第一相位调制器的光，通过Y分支相位调制器分成相同功率的两束，两束光分别进行相位调制，其中一束光的调制信号为U₂(t)，调制系数为2.405，起到载波抑制的作用；另一束光的调制信号U₃(t)，调制系数为2.405，增强载波抑制的作用；U₂(t)与U₃(t)的调制频率不相同，且相较U₁(t)的频率小10倍以上；

3)第二次相位调制：Y分支相位调制器除了对每束光进行辅助相位调制，还需同时进行第二次相位调制，其中一束的调制信号为U₄(t)，另一束的调制信号为U₅(t)，U₄(t)和U₅(t)的频率不同且两者与(n+0.5)×FSR的偏差在设定范围内，其中n为整数，FSR是谐振腔的自由谱线宽度，两束光分别从顺、逆时针方向输入光学谐振腔，并分别以顺、逆时针方向在光学谐振腔内循环传输，然后输出到光学谐振腔的顺、逆时针输出端，顺时针输出光被第二光电转换器直接探测，逆时针输出光被第一光电转换器直接探测；

4)第一次同步解调：经过第一光电转换器后的电信号在第一解调模块进行解调，解调信号为U₆(t)，其频率为U₄(t)的二倍，并在第一信号处理模块中进行低通滤波和放大，第一信号处理模块的输出信号为U₇(t)；经过第二光电转换器后的电信号在第三解调模块进行解调，解调信号为U₈(t)，其频率为U₅(t)的二倍，并在第三信号处理模块中进行低通滤波和放大，第三信号处理模块的输出信号为U₉(t)；

5)第二次同步解调：第一信号处理模块的输出值U₇(t)输入到第二信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第二信号处理模块，标定后得到U₁₀(t)，输出至数据记录仪作为陀螺的输出；第三信号处理模块的输出值U₉(t)输入到第四信号解调模块中进行二次解调，解调信号为U₁(t)，解调后的信号输入到第四信号处理模块，第四信号处理模块的输出作为反馈锁定模块的输入信号，反馈锁定模块的输出作用于可调谐激光器的调谐端口，使激光器的中心频率锁定在光学谐振腔的谐振频率上。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，步骤3)中，U₄(t)与(n+0.5)×FSR的偏差不大于FSR×0.01，U₅(t)与(n+0.5)×FSR的偏差不大于FSR×0.01。

4.一种基于互易调制二次解调的谐振式光纤陀螺系统，其特征在于，它包括可调谐激光器、第一相位调制器、Y分支相位调制器、第二相位调制器、第三相位调制器、光学谐振腔构成的光学系统以及第一光电转换器、第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、数据记录仪、第一反馈锁定模块、第二光电转换器、第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、第二反馈锁定模块构成的信号处理系统；

所述可调谐激光器的输出端与第一相位调制器的输入端相连，第一相位调制器的输出端与Y分支相位调制器输入端相连，Y分支相位调制器的输出端分别与第二相位调制器、第三相位调制器的输入端相连，第二相位调制器、第三相位调制器的输出端分别与光学谐振腔的顺、逆时针输入端相连，光学谐振腔的顺时针输出端与第二光电转换器相连，逆时针输出端与第一光电转换器相连，第一光电转换器与第一信号解调模块、第一信号处理模块、第二信号解调模块、第二信号处理模块、第一反馈锁定模块、第二相位调制器的调制信号端口顺次相连，第二信号处理模块同时与数据记录仪相连，第二光电转换器与第三信号解调模块、第三信号处理模块、第四信号解调模块、第四信号处理模块、第二反馈锁定模块、可调谐激光器的调谐端口依次相连。

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