CN105758423A - 一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法，包括：步骤S1：光纤陀螺上电启动，内部器件运行，待光源输出稳定后，FPGA控制光纤陀螺稳定在非±π/2相位上工作；步骤S2：探测器返回检测信号，FPGA获取检测信号相邻半周期的幅值差值；步骤S3：FPGA比较幅值差值是否在设定区间内，若是，则光功率正常，光纤陀螺内部器件正常工作，若否，则通过输出接口输出故障标志信号。与现有技术相比，本发明方法使用简单方便，无需增加其他器件即可实现，可以应用于所有数字闭环光纤陀螺，实现开机光功率自检功能，具有非常重要的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及光纤陀螺领域，尤其是涉及一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法。
背景技术
陀螺仪是一种角速率传感器，是敏感相对惯性空间角运动的装置，是目前用于确定运动体空间运动姿态的主要传感器。可应用于海陆空天各种领域。这要求光纤陀螺具有非常高的可靠性、存储寿命和使用寿命。在开机启动时，判断光纤陀螺是否工作正常，也显得尤为重要。但是在目前光纤陀螺领域中，具有开机自检功能的光纤陀螺几乎没有。因此，迫切需求具有开机自检功能的光纤陀螺。
一般数字闭环光纤陀螺采用在耦合器空头上外接另一个探测器，根据探测到的光信号进行光源的闭环反馈控制，如图1所示，其内部器件及工作原理为：光源产生波长稳定的光，光源的尾纤与耦合器熔接在一起，耦合器共有四个端口，耦合器的一个端口连接在Y波导上，Y波导是多功能集成光学芯片，具有分光、调制、起偏三大作用，Y波导的两个尾纤连接光纤环的两端，耦合器的与光源同一侧的另外一个端口连接探测器，探测器对光功率敏感，将光信号转换为模拟电信号，前放电路、ADC(Analogtodigitalconverter)、将探测器产生的模拟信号转换成数字信号提供给FPGA做运算解调处理，同时FPGA将解算出的角速率通过输出接口送给上位系统，将闭环反馈信号经过DAC(Digitaltoanalogconverter)，后放电路作用在Y波导上，起到调制相位的作用。光纤陀螺闭环正常工作时，调制波使工作点稳定在±π/2位置上。
中国专利CN102706362A公开了一种光纤陀螺的光功率自修正方法及采用该方法的高精度光纤陀螺，该方法提取光干涉信号，采集光干涉信号中偏置相位在0附近时的梳状尖峰值Di，并对采集到的N个梳状尖峰值Di进行积分，得到Dint并与光纤陀螺稳定工作的光功率值进行比较，并根据比较值进行光源驱动电流的控制，进而调节光源的输出光功率，但是积分解算的计算公式复杂，增加处理器的运行负担。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法，方法使用简单方便，无需增加其他器件即可实现，可以应用于所有数字闭环光纤陀螺，实现开机光功率自检功能，具有非常重要的实用价值。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法，包括：
步骤S1：光纤陀螺上电启动，内部器件运行，待光源输出稳定后，FPGA控制光纤陀螺稳定在非±π/2相位上工作；
步骤S2：探测器返回检测信号，FPGA获取检测信号相邻半周期的幅值差值；
步骤S3：FPGA比较幅值差值是否在设定区间内，若是，则光功率正常，光纤陀螺内部器件正常工作，若否，则通过输出接口输出故障标志信号。
所述步骤S1中，FPGA控制DAC，使得DAC输出的阶梯波上增加一个固定台阶高度ΔΦs，0＜ΔΦs＜π/2，则光纤陀螺稳定在非±π/2相位上工作。
所述增加一个固定台阶高度ΔΦs的方法为在阶梯波上加入一个恒值的阶跃信号。
所述步骤S2中，幅值差值由FPGA采集检测信号相邻半周期信号的幅值后相减得到。
所述检测信号为方波或梳状方波。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明方法提出：通过改变光纤陀螺稳定区域，使其在非±π/2位置上工作，从而获取检测信号相邻半周期的幅值差值，用于判断光功率是否正常，因为检测光功率离不开光纤陀螺内部器件的电路部分，所以检测判定光功率正常，同样可以判定电路部分正常，本发明方法使用简单方便，无需增加其他器件即可实现，可以应用于所有数字闭环光纤陀螺，实现开机光功率自检功能，具有非常重要的实用价值。
2)由于陀螺本征频率大约在100KHz～1MHz左右，本发明方法自检周期非常短，只有几微秒，对陀螺启动时间影响微乎其微，实用性强。
附图说明
图1为数字闭环光纤陀螺内部结构示意图；
图2为本发明方法原理示意图。
图中：1、光源，2、耦合器，3、Y波导，4、光纤环，5、探测器，6、前方电路，7、ADC，8、FPGA，9、DAC，10、后放电路，11、输出接口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法用于数字闭环光纤陀螺，图1为数字闭环光纤陀螺的内部结构示意图，该方法包括：
步骤S1：光纤陀螺上电启动，内部器件运行，待光源1输出稳定，闭环正常时，FPGA8控制输出的阶梯波使闭环工作点稳定在±π/2相位上，如图2中A、B点所示，探测器5检测到的信号为梳妆波，如图2中C处波形所示，在光纤陀螺自检时，FPGA8控制DAC9，使得DAC9输出的阶梯波上增加一个固定台阶高度ΔΦs，ΔΦs可以为0到π/2之间的任何相位，则光纤陀螺稳定在非±π/2相位上工作。
其中，增加一个固定台阶高度ΔΦs的方法为在阶梯波上加入一个恒值的阶跃信号。
步骤S2：探测器5返回检测信号，检测信号由正常工作时的梳状波变为自检状态的方波或梳状方波，如图2中D处波形所示，FPGA8获取检测信号相邻半周期的幅值差值，该幅值差值与光纤陀螺的光功率大小有关。其中，幅值差值由FPGA8采集检测信号相邻半周期信号的幅值后相减得到，如图2所示，幅值差值为p′-n′，图2可看出正常工作时相邻半周期信号的幅值p＝n。图2中包含了时间t、相位和光功率I之间的关系。
步骤S3：根据经验设定一个正常范围区间，FPGA比较幅值差值是否在设定的正常范围区间内，若是，则光功率正常，光纤陀螺内部器件正常工作，若否，则认为光纤陀螺存在故障，通过输出接口输出故障标志信号。
光从光源1出发，经过耦合器2、Y波导3，通过光纤环4，再次回到Y波导3，耦合器2，到达探测器5，被敏感检测。可知，检测光功率离不开前方电路6、ADC7、FPGA8、DAC9、后放电路10的电路部分，因此检测判定光功率正常，同样可以判定电路部分正常。由于光纤陀螺本征频率大约在100KHz～1MHz左右，检测周期非常短，只有几微秒，对光纤陀螺启动时间影响微乎其微，自检后上位系统通过输出接口11接收FPGA8解算出的角速率。
Claims (5)
1.一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法，其特征在于，包括：
步骤S1：光纤陀螺上电启动，内部器件运行，待光源输出稳定后，FPGA控制光纤陀螺稳定在非±π/2相位上工作；
步骤S2：探测器返回检测信号，FPGA获取检测信号相邻半周期的幅值差值；
步骤S3：FPGA比较幅值差值是否在设定区间内，若是，则光功率正常，光纤陀螺内部器件正常工作，若否，则通过输出接口输出故障标志信号。
2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法，其特征在于，所述步骤S1中，FPGA控制DAC，使得DAC输出的阶梯波上增加一个固定台阶高度ΔΦs，0＜ΔΦs＜π/2，则光纤陀螺稳定在非±π/2相位上工作。
3.根据权利要求2所述的一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法，其特征在于，所述增加一个固定台阶高度ΔΦs的方法为在阶梯波上加入一个恒值的阶跃信号。
4.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法，其特征在于，所述步骤S2中，幅值差值由FPGA采集检测信号相邻半周期信号的幅值后相减得到。
5.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺光功率开机自检测试方法，其特征在于，所述检测信号为方波或梳状方波。
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