CN109387223A - 一种光纤陀螺信号检测电路的死区性能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其中，包括：检测工装固定在转台上，半导体制冷器安装在转台的台面上，用于给待测信号检测电路板提供不同的测试温度；温度传感器，用于获得该待测信号检测电路板的环境温度；数据采集卡分别与信号检测电路板和计算机相连，用于获取信号检测电路板；计算机用于接收数据采集卡采集到的数据，并进行处理，以判断待测信号检测电路板死区性能；检测工装上固定绝缘纸，在绝缘纸上面安装光源、波导、探测器、1X3耦合器、2X2耦合器、光纤环、光源驱动电路以及待测信号检测电路板。本发明保证光纤陀螺死区指标达标的同时，提高了光纤陀螺一次成品率，节省了资源，降低了成本，利于批量生产。

Description

一种光纤陀螺信号检测电路的死区性能检测系统

技术领域

本发明涉及一种电路检测技术领域，具体涉及一种光纤陀螺用信号检测电路的死区性能检测系统。

背景技术

光纤陀螺是惯性技术的一种重要元件。光纤陀螺与传统的机械陀螺相比，无高速转动的机械转子，对加速度不敏感，具有体积小、功耗低、寿命长的优点，自问世以来受到广泛重视，在航空、航天、舰船控制及导航等领域中具有广泛的应用前景。近年来，光纤陀螺在一些大学、研究所和公司中迅速的开展研制，随着研究的不断深入，对光纤陀螺的精度及稳定性的要求也随之提高。

闭环光纤陀螺具有动态范围大、标度因数稳定性好等优点，改善了光纤陀螺的整体性能。在光纤陀螺测试过程中，有时存在陀螺对小角速率输入不敏感现象，陀螺输出为零值，陀螺的标度因数非线性放大，这种现象称为光纤陀螺的死区现象。在闭环光纤陀螺中,由于相位调制信号常采用方波信号，其幅值量级为伏级，而探测信号可小至微伏量级。幅值较大的调制信号可能交叉耦合进微弱的探测器信号中,这种电子串扰交叉耦合是造成闭环光纤陀螺死区主要原因之一。因此，信号检测电路板的电子串扰交叉耦合造成的死区现象直接影响光纤陀螺的死区。目前大多数研究和应用中，信号检测电路板制作完毕后并不进行交叉串扰的检测，而是直接安装到光纤陀螺整机上，在完成光纤陀螺整机调试后对陀螺进行测试，在测试死区指标过程中，发现死区指标不达标，再对陀螺进行返修，例如更换检测电路板。另外，光纤陀螺仪工作环境比较恶劣、严苛，都需要进行高低温测试，同时陀螺还要在高低温环境中工作。光纤陀螺指标受温度影响较大，陀螺在高低温试验环境下死区现象对陀螺精度指标的影响远远大于常温情况。如果只在常温情况下对光纤陀螺死区进行测试，并不能保证高低温环境下陀螺不存在死区。光纤陀螺仪的正规测试，是一个时间长，工作量大，人力、财力和物力消耗多，成本高的工作，对于测试中不合格的光纤陀螺，特别是高低温环境下指标不合格的光纤陀螺，返修是一件工作量大而复杂的工作更换检测电路板浪费了大量的成本，重复测试影响了生产进度也提高了成本，大大降低了光纤陀螺的生产效率。

目前国内很少涉及光纤陀螺检测电路板死区性能的检测的研究，对于光纤陀螺死区的较少的研究也限于通过调制方式的变化或者结构屏蔽的方式来降低检测电路板上的交叉串扰对陀螺死区的影响，并且都是通过对陀螺整机的测试来判断死区指标是否能达标，依然存在较大的返修风险。例如中国发明专利201610113883.2，提出一种抑制交叉串扰的组合调制与解调方式，并未涉及这种调试方式在陀螺整机装配之前对光纤陀螺死区的判断，依然不能保证陀螺整机装配后进行测试时死区指标完全达标，依然存在较大的返修风险，不利于光纤陀螺的研制和大批量生产过程中合格率的保证，不利于人力和物力成本的降低。中国发明专利200810246755.4，提出一种消除死区的光纤陀螺，将数模转换器、放大器和Y波导集成光学器件采用金属盒包裹在一起，形成电磁屏蔽，以减小交叉串扰带来的影响。但依然不能保证陀螺整机装配后进行测试时死区指标完全达标，依然存在较大的返修风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，用以解决光纤陀螺整机装配前信号检测电路板的交叉串扰引起的死区导致光纤陀螺整机死区指标不达标的问题。

本发明一种光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其中，包括：检测工装固定在转台上，半导体制冷器安装在转台的台面上，用于给待测信号检测电路板提供不同的测试温度；温度传感器，用于获得该待测信号检测电路板的环境温度；数据采集卡分别与信号检测电路板和计算机相连，用于获取信号检测电路板；计算机用于接收数据采集卡采集到的数据，并进行处理，以判断待测信号检测电路板死区性能；检测工装上固定绝缘纸，在绝缘纸上面安装光源、波导、探测器、1X3耦合器、2X2耦合器、光纤环、光源驱动电路以及待测信号检测电路板；光源驱动电路分别与光源和待测信号检测电路板相连，信号检测电路板为光源驱动电路提供电源，光源驱动电路为光源提供驱动信号；光源与1X3耦合器相连，光纤环与该波导相连，2X2耦合器与该波导、该1X3耦合器以及该探测器分别连接，用于将该光源经过该1X3耦合器分出来的光信号发送给该波导，并将该波导反馈的该待测光纤环敏感到的相位信号，发送给该探测器；探测器与待测信号检测电路板相连，待测信号检测电路板对该探测器输出的电信号进行解调，得到该待测光纤环敏感到的该转速，并发送给数据采集卡，通过数据采集卡存储到计算机，待测信号检测电路板产生该波导控制信号，为经过该波导的光信号加入补偿相移，以抵消掉光纤环敏感到的相移，形成闭环陀螺系统。

根据本发明的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统的一实施例，其中，还包括：直流稳压电源，与信号检测电路板相连，用于给信号检测电路板供电。

根据本发明的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统的一实施例，其中，待测信号检测电路板通过RS422接口将信息发送给数据采集卡。

根据本发明的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统的一实施例，其中，半导体制冷器能够在-40℃和+60℃的温度区间，改变该待测信号检测电路板的工作温度。

根据本发明的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统的一实施例，其中，转台上水平放置并固定信号检测电路板检测工装。

根据本发明的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统的一实施例，其中，转台的转速为0.1°/s。

根据本发明的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统的一实施例，其中，转台的台面的材料具有强导热性。

根据本发明的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统的一实施例，其中，计算机具有光纤陀螺信号检测电路板死区性能检测专用数据处理模块，用于将发送给计算机的数据进行处理。

本发明解决了由于信号检测电路板死区带来的光纤陀螺一次成品率问题。根据检测出的信号检测电路板的死区性能对其进行等级分类，将不同死区性能等级的电路板安装到不同死区指标要求的光纤陀螺上，保证光纤陀螺死区指标达标的同时，提高了光纤陀螺一次成品率，节省了资源，降低了成本，利于批量生产。

附图说明

图1所示为本发明光纤陀螺信号检测电路的死区性能检测系统的模块图；

图2所示为检测工装的模块原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1所示为本发明光纤陀螺信号检测电路的死区性能检测系统的模块图，如图1所示，本发明一种光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其中，一种光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统包括转台1、绝缘纸2、计算机3、数据采集卡4、半导体制冷器5、信号检测电路板检测工装6以及待测信号检测电路板7。

如图1所示，转台1的台面导热性能好，信号检测电路板检测工装6固定在转台1的台面上；半导体制冷器5安装在转台1的台面上，用于给待测信号检测电路板7提供不同的测试温度。温度传感器9，用于获得该待测信号检测电路板7的环境温度。计算机3上安装了光纤陀螺信号检测电路板死区性能检测专用数据处理模块12，用于将发送给计算机3的数据进行处理，得到测试结果，判断待测信号检测电路板7死区性能。数据采集卡4分别与信号检测电路板7和计算机3相连。

图2所示为检测工装的模块原理图，如图2所示，检测工装6上固定好绝缘纸2，在绝缘纸2上面安装光源10、波导11、探测器13、1X3耦合器14、2X2耦合器15、光纤环16、光源驱动电路17、待测信号检测电路板7。光源驱动电路17与光源10和待测信号检测电路板7相连，信号检测电路板7为光源驱动电路17提供电源，光源驱动电路17为光源10提供驱动信号；光源10与1X3耦合器14相连，光纤环16与该波导11相连，2X2耦合器15与该波导11、该1X3耦合器14以及该探测器13分别连接，用于将该光源10经过该1X3耦合器14分出来的光信号发送给该波导11，并将该波导11反馈的该待测光纤环16敏感到的相位信号，发送给该探测器13。探测器13与待测信号检测电路板7相连，待测信号检测电路板7对该探测器13输出的电信号进行解调，得到该待测光纤环16敏感到的该转速，并通过RS422接口发送给数据采集卡4，通过数据采集卡4存储到计算机3，以及产生该波导11控制信号，为经过该波导11的光信号加入补偿相移，以抵消掉光纤环16敏感到的相移，形成闭环陀螺系统。直流稳压电源8，与信号检测电路板7相连，用于给信号检测电路板7供电。

如图1所示，首先对常温(20℃-30℃条件下)检测信号检测电路板7的死区性能进行检测，专用数据处理模块12根据检测到的陀螺输出数据判断待测信号检测电路板7的常温死区性能等级。在利用半导体制冷器5改变该待测信号检测电路板7的工作温度，检测-40℃和+60℃条件下该待测信号检测电路板7的死区性能，判断待测信号检测电路板7在-40℃和+60℃条件下死区性能等级。专用数据处理模块12综合不同温度下对该待测信号检测电路板7的死区性能检测结果，得到该待测信号检测电路板7的死区性能等级。

如图1以及图2所示，转台1上水平放置并固定信号检测电路板检测工装6，信号检测电路板检测工装6上固定好绝缘纸2，在绝缘纸2上面安装光源10、波导11、探测器13、1X3耦合器14、2X2耦合器15、光纤环16、光源驱动电路17、待测信号检测电路板7。光源驱动电路17与光源10和待测信号检测电路板7相连，信号检测电路板7为光源驱动电路17提供电源，光源驱动电路17为光源10提供驱动信号；光源10与1X3耦合器14相连，光纤环16与该波导11相连，2X2耦合器15与该波导11、该1X3耦合器14以及该探测器13分别连接，用于将该光源10经过该1X3耦合器14分出来的光信号发送给该波导11，并将该波导11反馈的该待测光纤环16敏感到的相位信号，发送给该探测器13。探测器13与待测信号检测电路板7相连，待测信号检测电路板7与波导11相连，形成闭环陀螺系统。

如图1所示，常温条件下，设置好转台1的转速为0.1°/s，打开直流稳压电源8的开关，待测信号检测电路板7采集到陀螺输出数据，经过422借口进入数据采集卡4，数据采集卡4采集到的数据存储到计算机3中，经过专用数据处理模块12计算，得到待测信号检测电路板7的死区性能，判断待测信号检测电路板7的常温死区性能等级。利用半导体制冷器5使电路板工作在-40℃，通过温度传感器9的输出观察到待测信号检测电路板7达到相应温度后，重复进行上述步骤1的死区性能测试，得到-40℃条件下该待测信号检测电路板7的死区性能等级。利用半导体制冷器5使电路板工作在+60℃，通过温度传感器9的输出观察到待测信号检测电路板7达到相应温度后，重复进行上述步骤1的死区性能测试，得到+60℃条件下该待测信号检测电路板7的死区性能等级。

如图1所示，根据全部的测试结果，得到该待测信号检测电路板7的综合死区性能等级，根据该性能等级判断将该待测信号检测电路板7应用于相应死区指标要求的光纤陀螺。

综上，本发明的光纤陀螺信号检测电路板的死区性能检测系统可以检测得到不同温度下，光纤陀螺信号检测电路板的死区性能等级，解决了盲目使用信号检测电路板出现死区指标不合格情况需要更换信号检测电路板的问题。为不同死区指标要求的光纤陀螺整机装配时选择相应死区指标等级的信号检测电路板提供数据。经过该系统检测后，保证了光纤陀螺使用的信号检测电路板死区性能指标达到该陀螺死区指标要求，提高了光纤陀螺一次成品率，节省了资源，降低了成本，利于批量生产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其特征在于，包括：

检测工装固定在转台上，半导体制冷器安装在转台的台面上，用于给待测信号检测电路板提供不同的测试温度；温度传感器，用于获得该待测信号检测电路板的环境温度；数据采集卡分别与信号检测电路板和计算机相连，用于获取信号检测电路板；计算机用于接收数据采集卡采集到的数据，并进行处理，以判断待测信号检测电路板死区性能；

检测工装上固定绝缘纸，在绝缘纸上面安装光源、波导、探测器、1X3耦合器、2X2耦合器、光纤环、光源驱动电路以及待测信号检测电路板；光源驱动电路分别与光源和待测信号检测电路板相连，信号检测电路板为光源驱动电路提供电源，光源驱动电路为光源提供驱动信号；光源与1X3耦合器相连，光纤环与该波导相连，2X2耦合器与该波导、该1X3耦合器以及该探测器分别连接，用于将该光源经过该1X3耦合器分出来的光信号发送给该波导，并将该波导反馈的该待测光纤环敏感到的相位信号，发送给该探测器；探测器与待测信号检测电路板相连，待测信号检测电路板对该探测器输出的电信号进行解调，得到该待测光纤环敏感到的该转速，并发送给数据采集卡，通过数据采集卡存储到计算机，待测信号检测电路板产生该波导控制信号，为经过该波导的光信号加入补偿相移，以抵消掉光纤环敏感到的相移，形成闭环陀螺系统。

2.如权利要求1所述的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其特征在于，还包括：直流稳压电源，与信号检测电路板相连，用于给信号检测电路板供电。

3.如权利要求所述的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其特征在于，待测信号检测电路板通过RS422接口将信息发送给数据采集卡。

4.如权利要求所述的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其特征在于，半导体制冷器能够在-40℃和+60℃的温度区间，改变该待测信号检测电路板的工作温度。

5.如权利要求所述的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其特征在于，转台上水平放置并固定信号检测电路板检测工装。

6.如权利要求所述的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其特征在于，转台的转速为0.1°/s。

7.如权利要求所述的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其特征在于，转台的台面的材料具有强导热性。

8.如权利要求所述的光纤陀螺信号检测电路板性能检测系统，其特征在于，计算机具有光纤陀螺信号检测电路板死区性能检测专用数据处理模块，用于将发送给计算机的数据进行处理。