CN100538309C - 光纤陀螺中光纤环在线模块化测试装置 - Google Patents

Abstract

光纤陀螺中光纤环在线模块化测试装置，包括电路解调模块、光导入模块和光纤环模块三个模块，光导入模块为光纤环提供功率及偏振稳定的相干光，然后将光的干涉信号转换为电信号输给电路解调模块；电路解调模块与光导入模块通过电缆连接，实现对整个光路的信号检测、控制与输出；被测光纤环模块与光导入模块的输出通过经过处理保护的两根光纤尾纤来连接。本发明中光纤环的测试完全在光纤陀螺的实际环境中进行，输入与输出与实际应用完全一致，对光纤环的考核非常的合理；采用模块化的结构设计，确保了光纤陀螺中的敏感器件的测试，而不因为测试系统带入附加的误差。不仅对光纤环的参数，如损耗、互易性进行测试，也测试了光纤敏感环在温度、冲击和振动条件下的系统响应；对于光纤环的稳定性考核强化，有利于其在光纤陀螺中的可靠应用。

Description

光纤陀螺中光纤环在线模块化测试装置

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺中光纤环在线模块化测试装置。

背景技术

光纤陀螺(FOG)中光纤环(Fiber Coil)是干涉型光纤陀螺中的一个非常关键的组件。光纤陀螺的原理是光学中的Sagnac效应，相干光在光纤环中相向传输，当有传动时，两束光产生一个位相差，通过光的干涉将其检测出来，从而得到光纤环转动的角速度信息。光纤环在光纤陀螺中的作用有：(1)构成相干波相向传输的互易光路；(2)产生、放大由于Sagnac效应而形成的非互易的光位相差；(3)抑制光路中的各种非互易误差。该器件是光纤陀螺系统的敏感器，同时它也是光纤陀螺误差的主要来源之一。由于光纤环是一个由光纤、环体机械结构和保护固定材料组合形成的光学组件，其参数、特性涉及的环节较多。因此，目前光纤环的测试还没有一套完整的测试系统，多为一般的单一测试。作为敏感器，光纤环的敏感精度、温度稳定性，抗振动冲击性能必须在实际的光纤陀螺中检测，否则满足不了光纤环实现使用的需要，同时测试中还易引入测量误差，因此这种测试方法与实际光纤环的温度和抗振动冲击的要求相差较大。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种光纤环在线模块化测试装置，采用该装置可以实现不同直径、几何尺寸的光纤环在光纤陀螺中在线测试和监控；对光纤环关键参数、参数的稳定性，在光纤陀螺实际应用的环境中进行测试、考核，并进一步进行筛选；通过模块化的结构设计，对冲击、振动对光纤环的影响分离出来考核。

本发明的技术解决方案：光纤陀螺中光纤环在线模块化测试装置，其特征在于：它分为三个模块：电路解调模块、光导入模块和光纤环模块，光导入模块为光纤环提供功率及偏振稳定的相干光，然后将光的干涉信号转换为电信号输给电路解调模块；电路解调模块与光导入模块通过电缆连接，实现对整个光路的信号检测、控制与输出；被测光纤环模块与光导入模块的输出通过经过处理保护的两根光纤尾纤来连接。

本发明与现有技术相比的优点在于：光纤环的测试完全在光纤陀螺的实际环境中进行，输入与输出与光纤陀螺实际应用完全一致，对光纤环的考核非常的合理；采用模块化的结构设计，各个模块相对独立，工装针对不同尺寸的光纤环又可适当的调整，确保了光纤陀螺中光纤环敏感器件的测试，而不因为测试系统带入附加的误差。不仅对光纤环的参数，如损耗、互易性进行测试，也测试了光纤敏感环在温度、冲击和振动条件下的系统响应；对于光纤环的稳定性考核强化，有利于其在光纤陀螺中的可靠应用。同时，采用模块化的结构可以有效地抑制非陀螺影响对光纤环的作用，有效地考察环的性能。电路模块和光导入模块经过实际考核，有稳定可靠的特性参数，对以不同的光纤环可以调整特征频率等参数。

本发明的技术方案通过模块化和有效的保护措施，解决了只是对光纤环测试的问题，排除了其他因素对测试的影响：(1)光纤环可以是不同的尺寸，由测试系统提供可靠的安装结构即可；(2)、临时性的测试对尾纤处理的要求得到了较好的解决，可以进行环境测试，而不引入误差；(3)参数的调整方便，效率提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的安装结构示意图；

图3为本发明的测试功能、调整示意图；

图4为本发明的测试流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明由三个模块组成，电路解调模块2、光导入模块1和光纤环模块3，光导入模块1为光纤环提供功率及偏振稳定的相干光，然后将光的干涉信号转换为电信号输给电路解调模块2；电路解调模块2与光导入模块1通过电缆线连接，实现对整个光路的信号检测、控制与输出；被测光纤环模块3与光导入模块1的输出通过经过处理保护的两根光纤尾纤4来连接。光纤尾纤4采用绝热的弹性护块加以保护，在防护块内设计有导向槽，可使各种排列的光纤尾纤平整地布入位槽中，槽底为一种自粘性的胶带，在尾纤入位之后上方布置一块绝热垫，压紧使得尾纤不能够发生任何的移动，而且能够承受冲击和振动试验时的环境条件，它不仅能够在静态条件下保护尾纤，而且在温度、冲击和振动条件下保护尾纤，同时不产生额外的噪声。

图1中，探测器为光电探测器，采用Si-PIN/FET光电探测器或Zn/GaAs-PIN/FET光电探测器；宽谱光源可以采用边发光二极管ELED，或超发光二极管SLD，或宽带掺铒光纤光源SFS；耦合器为2×2保偏光纤耦合器，或2×2单模光纤耦合器；逻辑/处理电路为FPGA或DSP逻辑电路；多功能集成光路可以为Y波导集成器件。

如图2所示，光纤环模块化在线测试装置的结构安装示意图，机构上部为可安装各种尺寸的光纤环模块3的安装体，下部为电路解调模块1，中间为光导入模块2。

由于测试环的需要，在信号处理中加入了可以适应不同类型光纤敏感环，光纤长度调整的功能，如光功率控制、采样反馈等环节，比实际的光纤陀螺系统又增加了一些测试功能。如图3所示，由于DSP强大的计算功能，采样、分频等均可以方便的通过软件，在采样时进行控制；对不同长度的光纤环调整不同的特征频率。功率采用了附加的功率控制回路实现了闭环控制。

对光纤环的考核主要分两个阶段：静态、常温性能；应用条件下的特性，主要是：温度特性、冲击和振动特性，其测试流程如图4所示，其步骤如下：

(1)测试系统连接。根据光纤环的长度，整体结构，电路解调模块2的参数，进行调试并达到设计的参数，由于模块化设计的测试结构可以使得系统进行完整的陀螺参数测试，所以，光纤环的表现完全等同于一只光纤陀螺中光纤环。如果光纤化的绕制工艺成熟，那么该环节可以对光纤环的成品率进行检验。也可根据惯例，对无法达到测试指标的光纤环进行处理。

(2)常温性能，温度特性的测试完全按照光纤陀螺测试规范进行，由于光导入模块、电路检测、解调模块均是经过温度、环境测试的部分，其特性已有记录作为参照，所以根据测试系统的检测之后，对光纤环的考核就可以得出。

(3)环境测试，过上述(1)、(2)过程的光纤环就可以进入冲击、振动环节的考核，环境测试与检验是对光纤陀螺中的光纤环意义重大，将三个模块构成的工装，如图2所示安装在测试台上，如振动台等，测试的标准、指标均按照对光纤陀螺的要求进行。

总之，本发明由于光纤陀螺应用的条件各种各样，因此，在线测试系统更能够反映出组件的特性，测试结果对系统设计、组件实际改进具有指导意义。同时，通过严格的在线筛选，对组件及光纤陀螺本身的可靠性是一个提升。

Claims (2)

1、光纤陀螺中光纤环在线模块化测试装置，其特征在于：它分为三个模块：电路解调模块、光导入模块和光纤环模块，光导入模块为光纤环提供功率及偏振稳定的相干光，然后将光的干涉信号转换为电信号输给电路解调模块；电路解调模块与光导入模块通过电缆连接，实现对整个光路的信号检测、控制与输出；被测光纤环模块与光导入模块的输出通过经过处理保护的两根光纤尾纤来连接；对光纤环的测试主要分两个阶段：一是静态、常温性能；二是应用条件下的特性，即温度特性、冲击和振动特性，其测试流程为：

(1)测试装置连接，根据光纤环的长度，整体结构，电路解调模块的参数，进行调试并达到设计的参数；

(2)常温性能，温度特性的测试完全按照光纤陀螺测试规范进行；

(3)环境测试，经过上述步骤(1)、(2)过程的光纤环进入冲击、振动环节的考核，将所述的电路解调模块、光导入模块和光纤环模块三个模块构成的工装安装在测试台上，测试的标准、指标均按照对光纤陀螺的要求进行。

2、根据权利要求1所述的光纤陀螺中光纤环在线模块化测试装置，其特征在于：所述的光纤尾纤采用绝热的弹性护块加以保护，在弹性护块内设计有导向槽，使各种排列的光纤尾纤平整地布入位槽中，槽底为一种自粘性的胶带，在尾纤入位之后上方布置一块绝热垫，压紧使得尾纤不能够发生任何的移动形成损伤。

Images