CN109974747A - 一种多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，包括同时采集多个光纤陀螺的数据的多路高速数据采集系统、分别对多路光纤陀螺供电的可控独立电源系统、搭载光纤陀螺性能测试软件并且控制温箱、转台的上位机。本发明可以同时对多支光纤陀螺进行性能测试，提高光纤陀螺测试能力，有效的解决了目前光纤陀螺测试能力滞后影响陀螺生产交付的瓶颈。
Description
技术领域
本发明属于船舶系统技术、电子信息系统、导航系统领域，涉及光纤陀螺自动化测试技术，尤其是一种多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统。
背景技术
光纤陀螺作为一种新型的全固态惯性仪表广泛应用于航海、陆地、航空各型导航系统中，国内光纤陀螺仪已经进入了工程化批量生产与应用阶段。光纤陀螺性能指标是各型系统设计、生产的重要参数，光纤陀螺在研制及生产过程中需要经过大量的性能测试，因此准确的陀螺性能测试方法与高精度的测试设备在陀螺研发与生产过程中必不可少。
传统的测试方法在陀螺测试过程中存在测试项目多(静态性能测试、动态性能测试、高低温性能测试、电磁性能测试)、测试时间长、测试人员工作量大且单调重复，这样容易导致工作人员的疏忽及流程不熟悉使得陀螺测试结果不准确甚至需要重新测试。另外，随着导航系统解算频率的提高，光纤陀螺输出速率也随之增加，陀螺测试过程中也需要提高陀螺数据采集、处理频率且具有对陀螺数据丢失判断能力。
因此急需设计实现光纤陀螺高速数据采集及陀螺自动化测试技术，以实现陀螺数据采集、存储、判断、分析与处理自动化，最大限度的减少人工干预，提高光纤陀螺测试能力与效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多路高速光纤陀螺数据采集及测试的技术，通过该技术可以同时对多支光纤陀螺进行性能测试，提高光纤陀螺测试能力，有效的解决了目前光纤陀螺测试能力滞后影响陀螺生产交付的瓶颈。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，包括同时采集多个光纤陀螺的数据的多路高速数据采集系统、分别对多路光纤陀螺供电的可控独立电源系统、搭载光纤陀螺性能测试软件并且控制温箱、转台的上位机。
本发明提出了一种多路高速光纤陀螺数据采集的技术，该技术可以同时采集8支(含但不限于8支)光纤陀螺的数据。该技术包含多路高速数据转换芯片、数据接收与打包的FPGA、数据分析与处理的DSP及其它数据通信模块。本技术在数据采集过程中对陀螺数据是否丢失、数据正确性进行判断。
本发明提出了一种用于光纤陀螺供电的独立的电源技术，该技术实现了8支(含但不限于8支)光纤陀螺的独立的电源供应。独立的电源有助于隔离各路陀螺之间的电源串扰，有助于迅速准确的分析陀螺定位问题(如测试过程中陀螺发现问题)。该技术包含低纹波的AC/DC电源转换模块，8路(含但不限于8路)可控电源模块、8路(含但不限于8路)电源隔离设计及实现技术、电源电流电压等信息测试技术、电源综合信息显示、ARM处理器实现的电源控制器。
本发明设计了一种可靠、实用性强的陀螺标度、陀螺零偏测试方法与流程，基于上述测试方法与流程，可同时对8支(含但不限于8支)光纤陀螺进行测试，可极大的提高了光纤陀螺测试效率。
本发明提出了一种光纤陀螺测试技术上位机软件设计方法，该软件基于Windows平台，采用VC++面向对象的方法进行设计，主要功能包括陀螺数据的实时显示、文件存储、测试设置、陀螺数据处理、硬件子系统自动化控制、转台与温箱等外围设备的自动化控制，陀螺性能参数测试项目等6部分。
而且，所述的光纤陀螺性能测试包括光纤陀螺标度测试，具体的测试流程为：多个光纤陀螺通过安装夹具固定在速率转台上，90分钟后依次开启各路独立电源，各独立电源间开启间隔时间为3秒钟，各路电源开启后，上位机控制转台按照规定的转速序列进行转动，每个转速稳定后采集陀螺数据，一组转速序列测试完成后上位机控制独立电源依次关闭各路陀螺电源，90分钟后开始第二次标度测试，总计进行6次标度测试，各次测试间隔时间均为90分钟，6次测试完成后上位机计算出各陀螺的标度性能指标。
而且，所述的光纤陀螺性能测试包括光纤陀螺零偏测试，具体的测试流程为：将多个光纤陀螺放在隔振基座上，陀螺接入测试系统，20分钟后上位机控制独立电源依次给各陀螺供电，上电间隔时间3秒钟，采集陀螺数据1小时，零偏测试次数通过上位机输入，如测试3次，每次测试直接停止供电并等待20分钟，上位机默认输入为进行7次零偏测试，每次测试间等待时常为120分钟，陀螺数据采集时常为60分钟，测试完7次后上位机自动进行陀螺零偏性能计算。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明可以同时对多支光纤陀螺进行性能测试，提高光纤陀螺测试能力，有效的解决了目前光纤陀螺测试能力滞后影响陀螺生产交付的瓶颈。
2、本发明实现了陀螺数据采集、存储、判断、分析与处理自动化，最大限度的减少人工干预，提高光纤陀螺测试能力与效率。
3、本发明完全满足光纤陀螺测试要求，利用该测试平台陀螺测试效率得到极大的提高，同时也减少了人力资源的消耗。
附图说明
图1多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统方案示意图；
图2多路高速光纤陀螺数据采集技术示意图；
图3独立可控电源模块示意图；
图4光纤陀螺标度测试方法与流程图；
图5光纤陀螺零偏测试方法与流程图；
图6光纤陀螺测试技术上位机软件设计方法整体框图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，包括多路高速数据采集系统、可控独立电源系统、光纤陀螺测试方法与流程、光纤陀螺测试技术上位机软件设计实现、外围设备(温箱、转台)控制，如图1所示。
如图3所示，本发明通过独立可控电源模块实现对多路陀螺的供电、监控各路陀螺供电情况、随之上传给上位机各路陀螺供电信息，如供电异常给出报警信息并切断该路电源。
陀螺上电后陀螺输出角速率信息，该信息通过多路高速光纤陀螺数据采集技术进行采集，如图2所示。通过多路高速数据转换芯片接收8支(含但不限于)陀螺输出RS485数据，数据经过FPGA采集陀螺数据，FPGA收到数据进行数据组装后送往总线，后端DSP中断接受总线数据，对数据进行分析处理，打包后通过网口将全部数据发往上位机，同时DSP对陀螺数据是否丢失进行判断，将是否丢失信息发往上位机。另外，FPGA在对陀螺数据组装过程中，通过串口模块直接发送陀螺1s数据信息给上位机，上位机软件可直接对1s数据进行分析处理。
依照本专利图4、图5设计的测试流程编写光纤陀螺测试技术上位机软件图6，该软件功能包括陀螺数据的实时显示、文件存储、测试设置、陀螺数据处理、硬件子系统自动化控制、转台与温箱等外围设备的自动化控制，陀螺性能参数测试项目等6部分，其整体框图如图6所示。上位机软件通过网口、串口实现和可控电源模块(图3)、数据采集模块(图2)进行通讯与控制，实时接收通过网口传入的陀螺全部数据，接收串口传入的陀螺电压、电流信息、陀螺温度。根据测试项目的不同对各路陀螺是否供电及数据采集。所有的控制信息均由软件按照测试流程图4、图5自动给出，改变以往陀螺测试时人为操作供电、温箱、转台，操作人员只需选择测试项目、输入陀螺编号、转台速率信息、温箱温度信息、测试时间等信息后软件自动进行操作测试，这样在很大程度上节约了测试人力需要，实现了光纤陀螺测试的自动化。
外围设备主要是指温箱及转台，上位机软件(图6)按照温箱及转台的通讯协议控制温箱、转台按照陀螺测试项目进行工作。
在对陀螺进行标度性能测试时，按照转台接收的命令指令格式及返回指令格式发出指令控制转台处于速率模式，可对陀螺的标度因数、标度因数非线性度、不对称度、重复性等进行测试。上位机软件发出启动命令启动转台，并按照测试流程(图4，图5)要求控制转台正反方向旋转，数据采集模块(图2)在转台转速稳定后进行数据采集，上位机软件自动进行数据处理，并进行陀螺性能评价。
对陀螺进行温度性能测试时，上位机软件(图6)控制温箱按照设定温度值进行升降温，数据采集模块(图2)实时采集陀螺数据，并保存陀螺数据及温度信息，上位机软件自动进行数据处理，并进行陀螺性能评价。
下面结合实施例对本发明的有益效果说明如下：
按照图1方案示意图设计光纤陀螺测试平台，并选取8支已知性能指标的光纤陀螺作为性能评价依据。对该8支陀螺进行测试，测试项目包括常温零偏稳定性，常温标度性能，全温零偏稳定性，全温标度性能等。表1列出了8支陀螺测性能及测试结果。
表1测试系统测试结果
从表1可以看出，依据本发明所设计的光纤陀螺测试平台各项测试性能完全满足光纤陀螺测试要求，利用该测试平台同时对8支光纤陀螺进行性能测试，陀螺测试效率极大的提高，同时也减少了人力资源的消耗。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，其特征在于：包括
同时采集多个光纤陀螺的数据的多路高速数据采集系统、
分别对多路光纤陀螺供电的可控独立电源系统、
搭载光纤陀螺性能测试软件并且控制温箱、转台的上位机。
2.根据权利要求1所述的多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，其特征在于：所述的多路高速数据采集系统包括多个数据转换芯片、FPGA模块、DSP模块、数据通信模块，多个数据转换芯片连接FPGA模块，FPGA模块连接DSP模块、DSP模块连接数据通信模块，多个高速数据转换芯片接收多个光纤陀螺输出的数据，FPGA收到陀螺数据进行数据组装后送往总线，后端DSP中断接受总线数据，对数据进行分析处理，打包后通过网口将全部数据发往上位机，同时DSP对陀螺数据是否丢失进行判断，将是否丢失信息发往上位机。
3.根据权利要求1所述的多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，其特征在于：所述的可控独立电源系统包括多个可控电源模块、电压转换模块、电源控制模块，电源控制模块监控各路陀螺供电情况、将各路陀螺供电信息上传给上位机，如供电异常给出报警信息并切断该路电源。
4.根据权利要求1所述的多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，其特征在于：所述的上位机通过网口、串口实现与可控独立电源系统、多路高速数据采集系统的通讯与控制，实时接收通过网口传入的陀螺全部数据，接收串口传入的陀螺电压、电流信息、陀螺温度，根据测试项目的不同对各路陀螺是否供电及数据采集。
5.根据权利要求1所述的多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，其特征在于：所述的上位机包括实时显示模块、文件存储模块、测试设置模块、陀螺数据处理模块、硬件子系统自动化控制模块、转台与温箱外围设备的自动化控制模块，陀螺性能参数测试模块。
6.根据权利要求1所述的多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，其特征在于：所述的上位机发出启动命令启动转台，并按照测试流程要求控制转台正反方向旋转，多路高速数据采集系统在转台转速稳定后进行数据采集，上位机自动进行数据处理，并进行陀螺性能评价。
7.根据权利要求1所述的多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，其特征在于：上位机控制温箱按照设定温度值进行升降温，多路高速数据采集系统实时采集陀螺数据，并保存陀螺数据及温度信息，上位机自动进行数据处理并进行陀螺性能评价。
8.根据权利要求1所述的多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，其特征在于：所述的光纤陀螺性能测试包括光纤陀螺标度测试，具体的测试流程为：多个光纤陀螺通过安装夹具固定在速率转台上，等待一定时间后依次开启各路独立电源，各独立电源间开启间隔时间为2～6秒钟，各路电源开启后，上位机控制转台按照规定的转速序列进行转动，每个转速稳定后采集陀螺数据，一组转速序列测试完成后上位机控制独立电源依次关闭各路陀螺电源，等待一定时间后开始第二次标度测试，总计进行3～6次标度测试，测试完成后上位机计算出各陀螺的标度性能指标。
9.根据权利要求1所述的多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统，其特征在于：所述的光纤陀螺性能测试包括光纤陀螺零偏测试，具体的测试流程为：将多个光纤陀螺放在隔振基座上，陀螺接入测试系统，等待一定时间后上位机控制独立电源依次给各陀螺供电，上电间隔时间2～6秒钟，采集陀螺数据，零偏测试次数通过上位机输入，测试完后上位机自动进行陀螺零偏性能计算。
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