CN106338293B - 一种光纤陀螺自动调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤陀螺自动调试方法，包括以下四个方面的测试：(1)光纤陀螺2π电压自动测试；(2)光纤陀螺渡越时间自动测试；(3)光纤陀螺方波频率自动计算和方波信号自动生成；(4)光纤陀螺极性自动调试。本发明实现了对光纤陀螺的计算机全自动化的调试，代替原来的手工操作方式，减小操作人员的劳动强度，保证产品的一致性，减少人为差错，提高产品可靠性和质量。

Description

一种光纤陀螺自动调试方法

技术领域

本发明属于惯性器件光纤陀螺技术领域，具体涉及一种光纤陀螺自动调试方法，用于光纤陀螺设计、研制和生产过程中调试。

背景技术

光纤陀螺自动化调试方法是一种适用于干涉式光纤陀螺研制和大批量生产过程中自动和快速调试光纤陀螺的方法。该方法应用后可显著提高调试效率，缩短调试时间，减少人为因素对陀螺调试精度的影响，提高陀螺质量和可靠性。

现有光纤陀螺调试普遍采用手工调试方法，手工调试方法是一种单调重复劳动，每一个陀螺的调试步骤都相同，每一步调试操作都由调试人员手动完成，调试过程很大程度上依赖于操作人员的技能和水平，而且手工操作容易引入人为差错，给产品质量带来缺陷和隐患。

发明内容

针对现有手工调试方法的不足，本发明提供了一种光纤陀螺自动调试方法，实现了计算机全自动化的调试，代替原来的手工操作方式，减小操作人员的劳动强度，保证产品的一致性，减少人为差错，提高产品可靠性和质量。

为实现本发明的技术目的，本发明提供了一种光纤陀螺自动调试方法，包括以下四个方面的测试：

(1)光纤陀螺2π电压自动测试：

上位机通过JTAG接口向光纤陀螺的处理系统中写入2π电压测试逻辑，2π电压测试逻辑开启陀螺的2π电压自动调整功能，自动完成2π电压调整，光纤陀螺逻辑中使用闭环控制方法，将2π电压按照一定的比例作为负反馈到输入2π电压输入端，通过控制反馈比例系数，实现系统对2π电压自动调整速度快慢的控制；通过负反馈的方式，陀螺2π电压最终稳定在一个固定值，该值通过串口发送到上位机，即为陀螺2π电压值；

(2)光纤陀螺渡越时间自动测试

上位机通过JTAG接口向光纤陀螺的处理系统写入渡越时间逻辑，该逻辑运行后，在光纤陀螺的DA转换器输出正反两路斜波信号；该两路斜波信号经过Y波导后在光纤陀螺探测器输出干涉信号，干涉信号的两个下尖峰之间的时间τ就是陀螺的渡越时间；干涉信号输出给数字示波器，上位机通过GPIB接口向示波器发出自动测试指令，测量项选择信号周期，上位机通过GPIB接口从示波器读取测量到的周期值，完成光纤陀螺的渡越时间测试；

(3)光纤陀螺方波频率自动计算和方波信号自动生成

光纤陀螺信号使用方波信号进行调制，光纤陀螺的调制方波频率，

τ为光纤陀螺光纤环的本征频率；在光纤陀螺的的处理系统中，通过对晶振输入的调制方波频率使用两级DCM分频生成方波信号；

(4)光纤陀螺极性自动调试

将陀螺安装在速率转台上，控制转台旋转，陀螺通过串口输出陀螺转速信号；当转台绕陀螺轴向顺时针或逆时针旋转时，判定陀螺是否输出正速率值或负速率值；当正转时陀螺输出负速率值或正速率值时，上位机对陀螺逻辑修改，将输出值取反，自动完成逻辑综合和逻辑实现，完成陀螺极性调试。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明实现了计算机全自动化的调试，代替原来的手工操作方式，减小操作人员的劳动强度，保证产品的一致性，减少人为差错，提高产品可靠性和质量。

附图说明

图1是光纤陀螺自动化调试系统的上位机接口示意图。调试系统通过上位机和陀螺的JTAG接口更改陀螺FPGA芯片内部的逻辑，完成不同的调试功能，并通过上位机和陀螺的串行接口将调试结果从陀螺发送到上位机。该接口主要用于2π电压测试和陀螺极性调试。

图2是光纤陀螺和上位机和数字示波器接口示意图。通过调试系统通过上位机和陀螺的JTAG接口更改陀螺FPGA芯片内部的逻辑，改变陀螺的输出信号，信号通过接口连接到数字示波器，上位机通过GPIB接口控制示波器的取样方式，获取需要的信号参数，该接口主要用于渡越时间测试。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明光纤陀螺自动调试方法，包括以下四个方面的测试：(1)光纤陀螺2π电压自动测试：(2)光纤陀螺渡越时间自动测试：(3)光纤陀螺方波频率自动计算和方波自动生成：(4)光纤陀螺极性自动调试。下面分别详细说明。

(1)光纤陀螺2π电压自动测试

光纤陀螺2π电压自动测试采用闭环控制方法实现。测试时，上位机通过JTAG(联合测试行为组织)接口向光纤陀螺FPGA中写入2π电压测试逻辑，2π电压测试逻辑开启陀螺的2π电压自动调整功能，自动完成2π电压调整，光纤陀螺逻辑中使用闭环控制方法，将2π电压按照一定的比例作为负反馈到输入2π电压输入端，通过控制反馈比例系数，可以实现系统对2π电压自动调整速度快慢的控制。通过负反馈的方式，陀螺2π电压最终会稳定在一个固定值，该值陀螺通过串口发送到上位机，就是陀螺陀螺2π电压值。

(2)光纤陀螺渡越时间自动测试

光纤陀螺渡越时间自动测试时，上位机通过JTAG接口向光纤陀螺FPGA写入渡越时间逻辑。该逻辑运行后，在光纤陀螺DA转换器输出正反两路斜波信号。该两路斜波信号经过Y波导后在光纤陀螺探测器输出干涉信号。干涉信号的两个下尖峰之间的时间τ就是陀螺的渡越时间。干涉信号直接连接到数字示波器，上位机通过GPIB(通用接口总线)接口向示波器发出自动测试指令，测量项选择信号周期，上位机通过GPIB接口从示波器读取测量到的周期值，完成光纤陀螺的渡越时间测试。

(3)光纤陀螺方波频率自动计算和方波信号自动生成

光纤陀螺信号通常使用方波信号进行调制。光纤陀螺的调制方波频率需与光纤陀螺光纤环的本征频率保持一致，具体见公式1。

τ为光纤陀螺的渡越时间。f即为陀螺需要生成的调制方波信号频率。

为了生成这个方波信号，在FPGA内部，是通过对晶振输入的频率信号使用两级DCM分频实现的。两级DCM中每个DCM都有两个分频参数D(1～32)和M(2～32)，共有四个参数D1，M1，D2，M2需要确定。自动调试系统对四个参数所有的进行排列，得到全部组合，使用每一个组合对晶振频率分频

f分频＝f晶振×D1÷M1×D2÷M2 公式2

从所述分频结果中选择与所述调制方波频率f差值最小的那一组分频参数作为实际分频参数，并使用新的分频参数自动修改陀螺逻辑，自动完成逻辑综合、逻辑实现、生成逻辑下载文件和更改后逻辑写入陀螺。

(4)光纤陀螺极性自动调试

在调试环境下，陀螺安装在速率转台上，自动化调试系统通过控制转台旋转，陀螺通过图1中串口输出陀螺转速信号。当转台绕陀螺轴向顺时针旋转时，陀螺应输出正速率值。当正转时陀螺输出负速率值时，上位机对陀螺逻辑修改，将输出值取反，并自动完成逻辑综合、逻辑实现、自动生成逻辑下载文件和更改逻辑下载工作，完成陀螺极性调试。

调试参数自动记录、保存和打印：在所有的调试完成以后，自动化调试系统将最终参数保持在文件中，并按照格式打印供交付检验。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.光纤陀螺自动调试方法，其特征在于，包括以下四个方面的测试：

(1)光纤陀螺2π电压自动测试：

上位机通过JTAG接口向光纤陀螺的处理系统中写入2π电压测试逻辑，2π电压测试逻辑开启陀螺的2π电压自动调整功能，自动完成2π电压调整，光纤陀螺逻辑中使用闭环控制方法，将2π电压按照一定的比例作为负反馈到输入2π电压输入端，通过控制反馈比例系数，实现系统对2π电压自动调整速度快慢的控制；通过负反馈的方式，陀螺2π电压最终稳定在一个固定值，该值通过串口发送到上位机，即为陀螺2π电压值；

(2)光纤陀螺渡越时间自动测试：

上位机通过JTAG接口向光纤陀螺的处理系统写入渡越时间逻辑，该逻辑运行后，在光纤陀螺的DA转换器输出正反两路斜波信号；该两路斜波信号经过Y波导后在光纤陀螺探测器输出干涉信号，干涉信号的两个下尖峰之间的时间就是陀螺的渡越时间；干涉信号输出给数字示波器，上位机通过GPIB接口向示波器发出自动测试指令，测量项选择信号周期，上位机通过GPIB接口从示波器读取测量到的周期值，完成光纤陀螺的渡越时间测试；

(3)光纤陀螺方波频率自动计算和方波信号自动生成：

光纤陀螺信号使用方波信号进行调制，光纤陀螺的调制方波频率，

τ为光纤陀螺光纤环的本征频率；在光纤陀螺的的处理系统中，通过对晶振输入的调制方波频率使用两级DCM分频生成方波信号；

(4)光纤陀螺极性自动调试：

将陀螺安装在速率转台上，控制转台旋转，陀螺通过串口输出陀螺转速信号；当转台绕陀螺轴向顺时针或逆时针旋转时，判定陀螺是否输出正速率值或负速率值；当顺时针旋转陀螺输出负速率值时，上位机对陀螺逻辑修改，将输出值取反，自动完成逻辑综合和逻辑实现，完成陀螺极性调试。