CN102818984A - 一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法 - Google Patents

一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法 Download PDF

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古照勇
陈杏藩
舒晓武
刘承
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Abstract

本发明公开了一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法。检测步骤是用具有特定测试软件的计算机作为上位机，通过控制数字源表对信号处理电路中的中央处理器模块、模数转换模块和数模转换模块进行检测。上位机在整个检测过程中起到控制检测流程、选择检测项目、获取测试数据和处理的作用。通过选择特定的检测方法，能够在短时间内对光纤陀螺信号处理电路的三个功能模块进行快速准确的检测，相比传统的检测方法，本发明在提升检测效率的同时能够对电路存在的各种问题准确定位，达到光纤陀螺工程化、批量化生产的要求，并且能够降低生产成本。

Description

一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法
技术领域
本发明涉及一种电路的快速检测方法，尤其是涉及一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法。
背景技术
光纤陀螺是技术成熟度最高、使用范围最广的光纤传感器，因其工艺简单、抗振动冲击、动态范围大、灵敏度高等特点，已经广泛用于航空、航天、航海和兵器等军用领域以及地质、石油勘探等民用领域。经过三十多年的快速发展，国外研究单位在完成对其诸多关键技术的攻关后又达到了工程化、批量化生产的高度。美国的霍尼韦尔公司研制了一种战术武器惯导系统用的光纤陀螺惯性测量单元（IMU），每月大约生产100套；而另一家军工巨头诺斯罗普·格鲁曼公司开发的LN-200惯性测量单元已经交付了25000套以上。相比国外，国内的研究单位和高校研制的光纤陀螺虽然陆续达到了中低精度水平，但在工程化推广和批量化生产还处于起步阶段。
无论国内还是国外，方波调制、数字解调已经成为了光纤陀螺信号处理的主要技术方案，它带来的好处除了对偏置调制可以实现精准的控制外，在数字域对干涉信号的解调大大提高了光纤陀螺的信号处理能力。信号处理电路作为整个光纤陀螺的控制核心，主要功能模块包括中央处理器、模数转换模块和数模转换模块，其中模数转换模块将PIN光电探测器输出的干涉信号转换为数字信号供中央处理器解调，中央处理器根据解调结果产生的反馈信号通过数模转换模块加载集成相位调制器上，实现对光纤环中两束传播光的相位调制。信号处理电路性能的优劣直接影响到光纤陀螺的精度水平。
但是在生产过程中，电路元器件焊接过程会出现各种不可控因素，从而导致电路不能正常工作，其中最典型最容易出现的问题包括中央处理器无法加载程序、模数转换模块无法正常工作、数模转换模块无法正常工作。任何一个问题的出现都将导致光纤陀螺出现故障，因此在总装之前需要对电路的性能进行准确细致的检测。人工检测作为目前仅有的方法，不仅费时费力，而且可靠性也难以得到保证，严重影响光纤陀螺批量化生产的效率和质量。
发明内容
为了克服背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法，能够自动地实现对信号处理电路的快速检测，在提高效率的同时提升电路检测的可靠性，准确定位电路中存在的问题，为光纤陀螺的批量化生产提供保障。
本发明采用的技术方案是：
光纤陀螺信号处理电路由中央处理器模块、模数转换模块和数模转换模块组成，检测所述三大模块的方法如下：
1.1）在光纤陀螺信号处理电路上的中央处理器中加载检测程序；
1.2）上位机与中央处理器建立通信，发送递增数据，中央处理器将接收到的递增数据返回至上位机处理，实现中央处理器模块性能的检测；
1.3）信号处理电路控制模数转换模块对数字源表输出的线性递增电压进行采样，采样结果经中央处理器发送至上位机进行线性拟合处理，实现模数转换模块性能的检测；
1.4）数字源表在上位机控制下对数模转换模块输出的线性递增电压进行采样，采样结果发送至上位机进行线性拟合处理，实现数模转换模块性能的检测。
所述数字源表输出电压精度必须高于模数转换模块精度的三倍及以上，测量电压精度必须高于数模转换模块精度的三倍及以上。
对所述中央处理器模块性能的检测包括以下步骤：
3.1）上位机向中央处理器发送序列                                                
Figure 2012102898068100002DEST_PATH_IMAGE001
，其中n为序列号，N为序列长度；
3.2）中央处理器将接收到的序列
Figure 527235DEST_PATH_IMAGE002
返回至上位机；
3.3）上位机对序列
Figure 2012102898068100002DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 813860DEST_PATH_IMAGE002
进行对比处理，得到测试结果。
对所述模数转换模块性能的检测包括以下步骤：
4.1）上位机控制数字源表输出电压
Figure 750723DEST_PATH_IMAGE004
；
4.2）中央处理器控制模数转换模块对电压
Figure 862772DEST_PATH_IMAGE004
进行转换得到数字量
Figure 2012102898068100002DEST_PATH_IMAGE005
并返回至上位机；
4.3）上位机对数字量
Figure 150665DEST_PATH_IMAGE005
进行线性拟合，根据拟合残差得到测试结果。
对所述数模转换模块性能的检测包括以下步骤：
5.1）中央处理器控制数模转换模块输出电压
Figure 119276DEST_PATH_IMAGE006
；
5.2）数字源表对
Figure 113908DEST_PATH_IMAGE006
进行转换得到数字量
Figure 2012102898068100002DEST_PATH_IMAGE007
并返回至上位机；
5.3）上位机对数字量
Figure 365898DEST_PATH_IMAGE007
进行线性拟合，根据拟合残差得到测试结果。
与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：
1）此检测方法能够实现对光纤陀螺信号处理电路性能的快速检测，人工检测一块信号处理电路大概需要30分钟，而本方法仅需要约2分钟，效率提高了十几倍；
2）此检测方法能够准确定位信号处理电路存在的各种问题，诸如模数转换模块的引脚粘连、虚焊等人工检测难以定位的问题，为电路的返修提供支持，提升可靠性同时降低生产成本；
附图说明
图1是光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法系统图。
图2是光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法流程图。
图3是光纤陀螺信号处理电路模数转换模块正常测试结果。
图4是光纤陀螺信号处理电路模数转换模块异常测试结果。
图5是光纤陀螺信号处理电路数模转换模块正常测试结果。
图6是光纤陀螺信号处理电路数模转换模块异常测试结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，11为上位机、12为待测电路、13为数字源表。首先在上位机中装载特定测试软件，在待测电路中加载检测程序，通过数据线将数字源表和待测电路分别与上位机相连，建立通信。数字源表既能按照上位机发送的指令输出电压，也能对待测电路输出的电压进行测量。待测电路接收到上位机的指令后既能控制模数转换模块对数字源表输出电压进行采样，也能根据指令控制数模转换模块输出电压值。上位机根据数字源表和待测电路返回的数据进行处理，分析待测电路的性能，对待测电路存在的问题准确定位。
光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法包括以下步骤：
1）在光纤陀螺信号处理电路上的中央处理器中加载检测程序；
2）上位机与中央处理器建立通信，发送递增数据，中央处理器将接收到的递增数据返回至上位机处理，实现中央处理器模块性能的检测；
3）信号处理电路控制模数转换模块对数字源表输出的线性递增电压进行采样，采样结果经中央处理器发送至上位机进行线性拟合处理，实现模数转换模块性能的检测；
4）数字源表在上位机控制下对数模转换模块输出的线性递增电压进行采样，采样结果发送至上位机进行线性拟合处理，实现数模转换模块性能的检测。
下面结合图2对各模块检测方法的具体实施方式进一步说明。
1）上位机进行初始化；
2）待测电路加载检测程序；
3）选择检测项目；
4）根据选择项目进入对应检测模块，依次为检测中央处理器、检测模数转换模块、检测数目转换器；
5）检测中央处理器模块：
a）上位机发送数据
Figure 138157DEST_PATH_IMAGE008
；
b）中央处理器接收数据到的数据为
Figure 517317DEST_PATH_IMAGE002
；
c）返回数据
Figure 881303DEST_PATH_IMAGE002
至上位机；
d）判断
Figure 2012102898068100002DEST_PATH_IMAGE009
，若不相等则返回至a)，若相等则继续；
e）对测试数据进行对比处理，根据对比结果实现对中央处理器模块的性能检测。
6）检测模数转换模块：
a）上位机控制数字源表输出一个电压值
Figure 117243DEST_PATH_IMAGE004
；
b）中央处理器控制模数转换模块对电压进行采集得到采集结果
Figure 687213DEST_PATH_IMAGE005
；
c）返回至上位机；
d）判断
Figure 241440DEST_PATH_IMAGE009
，若不相等则返回至a)，若相等则继续；
e）对测试数据进行线性拟合，得到拟合残差，根据残差曲线对模数转换模块进行性能检测，图3为测试结果正常的拟合残差曲线图，图4为测试结果异常的拟合残差曲线图。
7）检测数模转换模块：
a）中央处理器控制数模转换模块输出一个电压值
Figure 912593DEST_PATH_IMAGE006
；
b）上位机控制数字源表对输出电压
Figure 899135DEST_PATH_IMAGE006
进行采集得到采集结果
Figure 972133DEST_PATH_IMAGE007
；
c）返回
Figure 940089DEST_PATH_IMAGE007
至上位机；
d）判断
Figure 849270DEST_PATH_IMAGE009
，若不相等则返回至a)，若相等则继续；
e）对测试数据进行线性拟合，得到拟合残差，根据残差曲线对数模转换模块进行性能检测。图5为测试结果正常的拟合残差曲线图，图6为测试结果异常的拟合残差曲线图。
8）判断电路检测是否结束，若不是则返回至4)，若是则继续；
9）输出报表；
10）结束检测。

Claims (5)

1.一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法，其特征在于：光纤陀螺信号处理电路由中央处理器模块、模数转换模块和数模转换模块组成，检测所述三大模块的方法如下：
1.1）在光纤陀螺信号处理电路上的中央处理器中加载检测程序；
1.2）上位机与中央处理器建立通信，发送递增数据，中央处理器将接收到的递增数据返回至上位机处理，实现中央处理器模块性能的检测；
1.3）信号处理电路控制模数转换模块对数字源表输出的线性递增电压进行采样，采样结果经中央处理器发送至上位机进行线性拟合处理，实现模数转换模块性能的检测；
1.4）数字源表在上位机控制下对数模转换模块输出的线性递增电压进行采样，采样结果发送至上位机进行线性拟合处理，实现数模转换模块性能的检测。
2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法，其特征在于：所述数字源表输出电压精度必须高于模数转换模块精度的三倍及以上，测量电压精度必须高于数模转换模块精度的三倍及以上。
3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法，其特征在于，对所述中央处理器模块性能的检测包括以下步骤：
3.1）上位机向中央处理器发送序列                                                
Figure 2012102898068100001DEST_PATH_IMAGE001
，其中n为序列号，N为序列长度；
3.2）中央处理器将接收到的序列
Figure 972250DEST_PATH_IMAGE002
返回至上位机；
3.3）上位机对序列
Figure 2012102898068100001DEST_PATH_IMAGE003
和进行对比处理，得到测试结果。
4.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法，其特征在于，对所述模数转换模块性能的检测包括以下步骤：
4.1）上位机控制数字源表输出电压
Figure 313550DEST_PATH_IMAGE004
；
4.2）中央处理器控制模数转换模块对电压
Figure 795478DEST_PATH_IMAGE004
进行转换得到数字量
Figure 2012102898068100001DEST_PATH_IMAGE005
并返回至上位机；
4.3）上位机对数字量
Figure 851158DEST_PATH_IMAGE005
进行线性拟合，根据拟合残差得到测试结果。
5.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺信号处理电路的快速检测方法，其特征在于，对所述数模转换模块性能的检测包括以下步骤：
5.1）中央处理器控制数模转换模块输出电压
Figure 418537DEST_PATH_IMAGE006
；
5.2）数字源表对
Figure 217866DEST_PATH_IMAGE006
进行转换得到数字量
Figure 2012102898068100001DEST_PATH_IMAGE007
并返回至上位机；
5.3）上位机对数字量
Figure 551371DEST_PATH_IMAGE007
进行线性拟合，根据拟合残差得到测试结果。
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