本發明涉及一種長光纖延時控制方法及裝置。

背景技術：

1、光纖作為光學領域所必需的材料，對于工程實際應用中，光纖的穩定是一個至關重要的因素。對光纖穩定性的控制主要在于對光纖實際光程進行控制，光程的影響主要由光纖折射率變化和光纖物理伸長所導致。而在眾多光纖折射率影響的因素中，溫度和振動有著最主要的影響。因此對光纖的溫度控制是光纖在工程應用中必不可少的環節。

2、對于溫度控制領域來說，效率高、實時性好是非常重要的因素。pid控制以其強大的穩定性和實時性在溫度控制系統中得到了很廣泛的應用，例如應用在光纖陀螺儀上的pid溫度控制。然而對于光纖溫度控制來說，pid控制還是有著自身的不足之處的。例如，pid的參數很難去選擇，選擇不合理時會造成超調量太大、溫控時間太長、升溫速度太慢等一系列問題。而且對于光纖在實時環境中的溫度場變化，單個的pid溫度控制無法實現溫度補償調整。

3、溫度補償時光纖延時控制的另一個難點，光纖在工程化應用中，溫度補償是科研工作者必須去考慮的一個因素。目前的溫度補償方法只要是通過建立補償優化模型來進行溫度補償。隨著技術的發展，基于bp神經網絡的溫度補償模型、混沌粒子群優化理論、rbf神經網絡估計誤差等方案被陸續的提出去解決溫度補償的問題。但是上述方法較為復雜，工程化應用場景難以失配，因此亟需一種可以實現長光纖快速控溫以及能對環境溫度實現實時反饋補償的溫度控制方法。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題在于克服現有基于溫度控制的長光纖延時控制技術的不足，提供一種長光纖延時控制方法，不僅能夠實現光纖延時的快速控制，而且能在大溫度范圍內實現光纖的延時穩定，與此同時還具有體積小、成本低、控制結構簡單的優點。

2、本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

3、一種長光纖延時控制方法，將長光纖緊密繞制為桶狀的光纖環，并通過以下雙重pid溫度控制方法對設置于所述光纖環底部的控溫元件進行控制，以實現所述長光纖的延時控制：先使用第一pid控制器對所述控溫元件進行精準控制，第一pid控制器被配置為與目標溫度具有15±5℃的超調量，使得光纖環的光纖延時快速控制至穩定狀態；然后使用第二pid控制器對所述控溫元件進行溫度補償控制，根據環境監測溫度的變化量對目標溫度進行補償，并使得光纖環內部的監測溫度緊密跟蹤補償后的目標溫度。

4、進一步地，所述桶狀的光纖環與控溫元件被封裝于高導熱性材料外殼內，且內部空隙中填充有高導熱性填充材料；高導熱性材料外殼外部被高保溫性隔熱材料包裹。

5、更進一步地，使用設置于光纖環內部上表面的第一溫度傳感器獲取光纖環內部的監測溫度，使用設置于高保溫性隔熱材料外表面的第二溫度傳感器獲取環境監測溫度。

6、基于同一發明構思還可以得到以下技術方案：

7、一種長光纖延時控制裝置，包括：

8、光纖環，通過將長光纖緊密繞制為桶狀形成；

9、控溫元件，設置于所述光纖環底部；

10、控制部件，用于對控溫元件進行雙重pid溫度控制以實現所述長光纖的延時控制；所述控制部件包括第一pid控制器、第二pid控制器；在進行溫度控制時，先使用第一pid控制器對所述控溫元件進行精準控制，第一pid控制器被配置為與目標溫度具有15±5℃的超調量，使得光纖環的光纖延時快速控制至穩定狀態；然后使用第二pid控制器對所述控溫元件進行溫度補償控制，根據環境監測溫度的變化量對目標溫度進行補償，并使得光纖環內部的監測溫度緊密跟蹤補償后的目標溫度。

11、進一步地，所述桶狀的光纖環與控溫元件被封裝于高導熱性材料外殼內，且內部空隙中填充有高導熱性填充材料；高導熱性材料外殼外部被高保溫性隔熱材料包裹。

12、更進一步地，所述長光纖延時控制裝置還包括：

13、第一溫度傳感器，設置于光纖環內部上表面，用于獲取光纖環內部的監測溫度；第二溫度傳感器，設置于高保溫性隔熱材料外表面，用于獲取環境監測溫度。

14、相比現有技術，本發明技術方案具有以下有益效果：

15、本發明通過將長光纖緊密繞制為桶狀的光纖環，并在光纖環底部設置控溫元件，使得整個長光纖延時控制裝置的結構更緊湊、體積更小；同時根據該結構光纖環的溫度場分布特點，針對其設計了雙重pid溫度控制方案：一路pid控制用于前段的溫度精確控制，采用pid超調使長光纖延時快速達到穩定狀態，將pid容易超調的劣勢轉化為優勢，節省了功耗，并且加快了光纖的穩定過程；另一路pid用于長光纖溫度穩定后在環境溫度波動時對環境溫度影響的實時補償；相比于現有的各種長光纖溫度控制方案，本發明延時控制速度更快，延時可控的溫度范圍更廣，pid的控制方法簡單且易實現，實現成本低，具有很大的實用價值。

技術特征：

1.一種長光纖延時控制方法，其特征在于，將長光纖緊密繞制為桶狀的光纖環，并通過以下雙重pid溫度控制方法對設置于所述光纖環底部的控溫元件進行控制，以實現所述長光纖的延時控制：先使用第一pid控制器對所述控溫元件進行精準控制，第一pid控制器被配置為與目標溫度具有15±5℃的超調量，使得光纖環的光纖延時快速控制至穩定狀態；然后使用第二pid控制器對所述控溫元件進行溫度補償控制，根據環境監測溫度的變化量對目標溫度進行補償，并使得光纖環內部的監測溫度緊密跟蹤補償后的目標溫度。

2.如權利要求1所述長光纖延時控制方法，其特征在于，所述桶狀的光纖環與控溫元件被封裝于高導熱性材料外殼內，且內部空隙中填充有高導熱性填充材料；高導熱性材料外殼外部被高保溫性隔熱材料包裹。

3.如權利要求2所述長光纖延時控制方法，其特征在于，使用設置于光纖環內部上表面的第一溫度傳感器獲取光纖環內部的監測溫度，使用設置于高保溫性隔熱材料外表面的第二溫度傳感器獲取環境監測溫度。

4.一種長光纖延時控制裝置，其特征在于，包括：

5.如權利要求4所述長光纖延時控制裝置，其特征在于，所述桶狀的光纖環與控溫元件被封裝于高導熱性材料外殼內，且內部空隙中填充有高導熱性填充材料；高導熱性材料外殼外部被高保溫性隔熱材料包裹。

6.如權利要求5所述長光纖延時控制裝置，其特征在于，還包括：

技術總結
本發明公開了一種長光纖延時控制方法。本發明將長光纖緊密繞制為桶狀的光纖環，并通過以下雙重PID溫度控制方法對設置于光纖環底部的控溫元件進行控制：先使用第一PID控制器對控溫元件進行精準控制，第一PID控制器被配置為與目標溫度具有15±5℃的超調量，使得光纖環的光纖延時快速控制至穩定狀態；然后使用第二PID控制器對控溫元件進行溫度補償控制，根據環境監測溫度的變化量對目標溫度進行補償，并使得光纖環內部的監測溫度緊密跟蹤補償后的目標溫度。本發明還公開了一種長光纖延時控制裝置。相比現有技術，本發明不僅能夠實現光纖延時的快速控制，而且能在大溫度范圍內實現光纖的延時穩定，與此同時還具有體積小、成本低、控制結構簡單的優點。

技術研發人員：劉世鋒,劉銘圳,潘時龍,薛敏,劉鴻飛,杜長龍
受保護的技術使用者：蘇州六幺六光電科技有限責任公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28