CN103983279A - 一种测量光纤陀螺启动时间的装置及方法 - Google Patents

一种测量光纤陀螺启动时间的装置及方法 Download PDF

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Abstract

提供一种测量光纤陀螺启动时间的装置及方法，包括被测试的光纤陀螺固定安装于转台后，接入用于采集光纤陀螺输出数据的光纤陀螺测试箱，安装在转台上的光纤陀螺通过光纤陀螺测试箱3与计算机连接，同时计算机直接连接转台；通过转台的转动调节光纤陀螺的相对转动位置及转动角速率；计算机用于控制光纤陀螺测试箱工作，通过控制转台转动，并能显示光纤陀螺输出关于启动时间的图谱信息和计算处理光纤陀螺的启动时间。本发明提供的光纤陀螺启动时间测试方法简单有效、并且实用，易于操作，具有较高的实用价值。

Description

一种测量光纤陀螺启动时间的装置及方法
技术领域
本发明属精密仪表测试装置技术领域，具体涉及一种测量光纤陀螺启动时间的装置及方法，主要用于测量和评价光纤陀螺启动时间。
背景技术
光纤陀螺是一种新型惯性器件，以光的Sagnac效应为理论基础，用于测量载体相对空间的角速率。与框架式陀螺仪相比，光纤陀螺属于全固态产品，内部没有活动部件，具有精度高、启动时间短、测量范围宽、环境适应性高及寿命长的特点。光纤陀螺一般应用于导航系统，航向姿态系统等，要求光纤陀螺的启动时间短，一般不大于5秒。因此，需要一个科学算法，客观评价光纤陀螺的启动时间。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种测量光纤陀螺启动时间的装置及方法，简单有效且实用，用于测量光纤陀螺启动时间。
本发明采用的技术方案：一种测量光纤陀螺启动时间的装置，被测试的光纤陀螺固定安装于转台后，接入用于采集光纤陀螺输出数据的光纤陀螺测试箱，安装在转台上的光纤陀螺通过光纤陀螺测试箱与计算机连接，同时计算机直接连接转台；通过转台的转动调节光纤陀螺的相对转动位置及转动角速率；计算机用于控制光纤陀螺测试箱工作，控制转台转动，显示光纤陀螺输出数据和控制光纤陀螺测试箱通电时间的图谱信息，计算处理光纤陀螺的启动时间。
还提供一种测量光纤陀螺启动时间的方法，包括下述步骤：
步骤1：将光纤陀螺安装于如权利要求1所述的装置内：被测试的光纤陀螺固定安装于转台后，接入用于采集光纤陀螺输出数据的光纤陀螺测试箱，光纤陀螺通过光纤陀螺测试箱与计算机连接，同时计算机直接连接转台，通电后，以下步骤均在计算机的控制之下完成；
步骤2：测试光纤陀螺角速率试验的启动时间
分步骤2.1：根据光纤陀螺的测试要求，设定转台第一次转动的角速率，将转台达到该次转动角速率后再启动光纤陀螺测试箱来采集光纤陀螺的输出数据，并传输给计算机，通过计算机建立光纤陀螺测试箱的通电时间为横轴、光纤陀螺的输出数据为纵轴的图谱信息；所述图谱信息的处理过程如下：
先标定光纤陀螺在第一次转动角速率下的输出值Bv0，采集光纤陀螺的输出数据，从测试出第一个数据到测试数据值Bv，当Bv与Bv0之差的绝对值不大于Bv0的百分之五时，Bv作为假定有效起始点，将此Bv值记为Bv1；
如果其后连续K-1个数据值也都满足此条件时，即满足：
时，其中i＝1,2……K；K为采样频率；
则将假定有效起始点Bv1对应的时间记为tv，，并将其定为该次转动角速率下的启动时间；
否则在新输出的数据中，继续确定满足要求的假定有效起始点Bv，直至找到该次转动角速率下的启动时间tv，为止；
分步骤2.2：根据光纤陀螺的测试要求，设定转台的下一次转动的角速率，按照分步骤2.1所述过程同样操作并找到该次转动角速率的启动时间tv，；重复本分步骤，直至找到剩余需要转动角速率的启动时间tv，为止；
分步骤2.3：将需要转动角速率的启动时间tv，中最大值定为光纤陀螺角速率试验的启动时间tv0；
步骤3：测试光纤陀螺位置试验的启动时间
分步骤3.1：根据光纤陀螺的测试要求，设定转台第一次固定的位置，启动光纤陀螺测试箱采集光纤陀螺的输出数据后传输给计算机，通过计算机建立光纤陀螺测试箱通电时间为横轴、光纤陀螺的输出数据为纵轴的图谱信息；所述图谱信息的处理过程如下：
先标定光纤陀螺在固定位置下的的零偏值Bp0，采集光纤陀螺的输出数据，从测试出第一个数据到测试数据值Bp，当Bp与Bp0之差的绝对值不大于Bp0的百分之五时，Bp作为有效起始点，将此Bp值记为Bp1；
如果其后连续K-1个数据值也都满足此条件时，即满足：
时，其中i＝1,2……K；K为采样频率；
则将假定有效起始点Bv1对应的时间记为tp，，并将其定为该位置下的启动时间；
否则在新输出的数据中，继续确定满足要求的假定有效起始点Bp，直至找到该位置下的启动时间tp，为止；
分步骤3.2：根据光纤陀螺的测试要求，设定转台的下一固定位置，按照分步骤3.1所述过程同样操作并找到该次位置下的启动时间tp；重复本分步骤，直至找到剩余需要固定位置的启动时间tp为止；
分步骤3.3：将需要固定位置的启动时间tp，中最大值定为光纤陀螺位置试验的启动时间tp0；
步骤4：确定光纤陀螺的启动时间
将分步骤2.3取得的角速率试验的启动时间tv0和分步骤3.3取得位置试验的启动时间tp0之中的最大值定为光纤陀螺的启动时间t
本发明与现有技术相比测试方法简单有效、并且实用，易于操作，具有较高的实用价值。
附图说明
图1为本发明的光纤陀螺原理图；
图2为本发明的光纤陀螺启动时间测试装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、2描述本发明的一种实施例。
如图1所示，光纤陀螺在通电状态下，SLD光源产生光束，通过耦合器和Ｙ波导分成两束进入光纤环后按顺时针和逆时针方向传播，当光纤环随载体运动时产生光程差。干涉后的光束经过Y波导干涉并通过耦合器后，由探测器将光信号转换为电信号，经过信号调理电路一路调制Y波导，另一路作为陀螺信号输出。
如图2所示，按照光纤陀螺启动时间的要求，搭建本发明的试验装置，被测试的光纤陀螺1固定安装于转台2后，接入用于采集光纤陀螺1输出数据的光纤陀螺测试箱3，安装在转台2上的光纤陀螺1通过测试箱3与计算机4连接，同时计算机4直接连接转台2；通过转台2的转动调节光纤陀螺1的相对转动位置及转动角速率；计算机4用于控制光纤陀螺测试箱3工作，控制转台2转动，显示光纤陀螺1输出数据和控制光纤陀螺测试箱3通电时间的图谱信息，计算处理光纤陀螺1的启动时间。
其中，1、光纤陀螺，用于被测试；2、转台，提供位置及速率测试的平台；3、光纤陀螺测试箱，用于采集光纤陀螺数据；4、计算机，控制转台及光纤陀螺测试箱、进行数据传输，建立以光纤陀螺测试箱3通电时间为横轴、光纤陀螺1输出数据为纵轴的图谱信息。
以下举一实例进行说明：
按照GJB2426A-2004光纤陀螺仪测试要求，光纤陀螺固定在转台工作面上可以选角速率试验测试点V＝4°/s、V＝40°/s、V＝400°/s；选位置试验测试点P＝0°、P＝90°、P＝180°、P＝270°(即光纤陀螺的位置以转台垂直轴线依次旋转0°、90°、180°、270°)进行测试，
试验中以每50ms采集一次数据，即采样频率为K＝20。
通过步骤2找出对应角速率点(V＝4°/s、V＝40°/s、V＝400°/s)的启动时间tv1＝2850ms、tv2＝2350ms、tv3＝2800ms，选取启动时间tv1、tv2、tv3中最大的作为速率试验的启动时间tv0＝2850ms。
通过步骤3找出位置试验测试点(P＝0°、P＝90°、P＝180°、P＝270°)的启动时间tp1＝2700ms、tp2＝2650ms、tp3＝2450ms、tp4＝2900ms，选取启动时间tp1、tp2、tp3、tp4中最大的作为位置试验的启动时间tp0＝2900ms。
按照步骤4最终选择在分步骤2.3取得的角速率试验的启动时间tv0＝2850ms和分步骤3.3取得位置试验的启动时间tp0＝2900ms中，选取其中最大值tp0定为光纤陀螺1的启动时间t＝2900ms。
此装置已在某光纤陀螺上进行测试，实测启动时间约3秒，并得到某航姿系统的认可，完全能满足武器系统或机载设备的要求。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种测量光纤陀螺启动时间的装置，其特征在于：被测试的光纤陀螺(1)固定安装于转台(2)后，接入用于采集光纤陀螺(1)输出数据的光纤陀螺测试箱(3)，安装在转台(2)上的光纤陀螺(1)通过光纤陀螺测试箱(3)与计算机(4)连接，同时计算机(4)直接连接转台(2)；通过转台(2)的转动调节光纤陀螺(1)的相对转动位置及转动角速率；计算机(4)用于控制光纤陀螺测试箱(3)工作，控制转台(2)转动，显示光纤陀螺(1)输出数据和控制光纤陀螺测试箱(3)通电时间的图谱信息，计算处理光纤陀螺(1)的启动时间。
2.一种测量光纤陀螺启动时间的方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：将光纤陀螺(1)安装于如权利要求1所述的装置内：被测试的光纤陀螺(1)固定安装于转台(2)后，接入用于采集光纤陀螺(1)输出数据的光纤陀螺测试箱(3)，光纤陀螺(1)通过光纤陀螺测试箱(3)与计算机(4)连接，同时计算机(4)直接连接转台(2)，通电后，以下步骤均在计算机(4)的控制之下完成；
步骤2：测试光纤陀螺(1)角速率试验的启动时间
分步骤2.1：根据光纤陀螺的测试要求，设定转台(2)第一次转动的角速率，将转台(2)达到该次转动角速率后再启动光纤陀螺测试箱(3)来采集光纤陀螺(1)的输出数据，并传输给计算机(4)，通过计算机(4)建立光纤陀螺测试箱(3)的通电时间为横轴、光纤陀螺(1)的输出数据为纵轴的图谱信息；所述图谱信息的处理过程如下：
先标定光纤陀螺(1)在第一次转动角速率下的输出值Bv0，采集光纤陀螺(1)的输出数据，从测试出第一个数据到测试数据值Bv，当Bv与Bv0之差的绝对值不大于Bv0的百分之五时，Bv作为假定有效起始点，将此Bv值记为Bv1；
如果其后连续K-1个数据值也都满足此条件时，即满足：
时，其中i＝1,2……K；K为采样频率；
则将假定有效起始点Bv1对应的时间记为tv，，并将其定为该次转动角速率下的启动时间；
否则在新输出的数据中，继续确定满足要求的假定有效起始点Bv，直至找到该次转动角速率下的启动时间tv，为止；
分步骤2.2：根据光纤陀螺(1)的测试要求，设定转台(2)的下一次转动的角速率，按照分步骤2.1所述过程同样操作并找到该次转动角速率的启动时间tv，；重复本分步骤，直至找到剩余需要转动角速率的启动时间tv，为止；
分步骤2.3：将需要转动角速率的启动时间tv，中最大值定为光纤陀螺(1)角速率试验的启动时间tv0；
步骤3：测试光纤陀螺(1)位置试验的启动时间
分步骤3.1：根据光纤陀螺的测试要求，设定转台(2)第一次固定的位置，启动光纤陀螺测试箱(3)采集光纤陀螺(1)的输出数据后传输给计算机(4)，通过计算机(4)建立光纤陀螺测试箱(3)通电时间为横轴、光纤陀螺(1)的输出数据为纵轴的图谱信息；所述图谱信息的处理过程如下：
先标定光纤陀螺(1)在固定位置下的的零偏值Bp0，采集光纤陀螺(1)的输出数据，从测试出第一个数据到测试数据值Bp，当Bp与Bp0之差的绝对值不大于Bp0的百分之五时，Bp作为有效起始点，将此Bp值记为Bp1；
如果其后连续K-1个数据值也都满足此条件时，即满足：
时，其中i＝1,2……K；K为采样频率；
则将假定有效起始点Bv1对应的时间记为tp，，并将其定为该位置下的启动时间；
否则在新输出的数据中，继续确定满足要求的假定有效起始点Bp，直至找到该位置下的启动时间tp，为止；
分步骤3.2：根据光纤陀螺(1)的测试要求，设定转台(2)的下一固定位置，按照分步骤3.1所述过程同样操作并找到该次位置下的启动时间tp；重复本分步骤，直至找到剩余需要固定位置的启动时间tp为止；
分步骤3.3：将需要固定位置的启动时间tp，中最大值定为光纤陀螺(1)位置试验的启动时间tp0；
步骤4：确定光纤陀螺(1)的启动时间
将分步骤2.3取得的角速率试验的启动时间tv0和分步骤3.3取得位置试验的启动时间tp0之中的最大值定为光纤陀螺(1)的启动时间t。
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