CN110388937A - 一种可外部调试的光纤陀螺及调试方法 - Google Patents

一种可外部调试的光纤陀螺及调试方法 Download PDF

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虞翔
田荣军
吴海林
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Abstract

本发明涉及一种可外部调试的光纤陀螺，包括相互连接的光路部分和电路部分，电路部分包括依次连接的前放电路(6)、ADC电路(7)、FPGA芯片(8)、DAC电路(9)和后放电路(10)，所述的FPGA芯片(8)连有通讯接口(11)，通讯接口(11)包括用于与FPGA芯片(8)通讯的第一接口和用于与外部设备(13)通讯的第二接口，所述的第一接口和第二接口均为双向接口，所述的电路部分还包括与FPGA芯片(8)连接的存储器(12)，所述的存储器(12)为随机读写存储器。与现有技术相比，本发明在光纤陀螺原电路板上增加存储器，使FPGA能够读写存储器芯片，不开盖便可进行软件调试，方便外部参数配置、温度补偿，对陀螺进行检测升级，生产效率更高。

Description

一种可外部调试的光纤陀螺及调试方法
技术领域
本发明涉及一种光纤陀螺，尤其是涉及一种可外部调试的光纤陀螺及调试方法。
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。但是传统光纤陀螺，参数进行调整或写入温度补偿参数就需要重新配置调试软件，而配置调试软件需要打开结构外罩，才能完成软件调试。但光纤陀螺仪结构紧凑，所用光学器件、电子器件敏感。打开结构外罩会改变光纤陀螺的状态，可能导致光学或电子器件受静电等因素损坏、结构件出现磨损，不适合产品后续的高效率检修升级。但在当前业内没有一种可外部调试的光纤陀螺设计方案，这就导致传统光纤陀螺无法满足高效率的检修升级需求，因此，急需要设计开发一种可外部调试的光纤陀螺。
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可外部调试的光纤陀螺及调试方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种可外部调试的光纤陀螺，包括相互连接的光路部分和电路部分，所述的电路部分包括依次连接的前放电路、ADC电路、FPGA芯片、DAC电路和后放电路，所述的FPGA芯片连有通讯接口，所述的通讯接口包括用于与FPGA芯片通讯的第一接口和用于与外部设备通讯的第二接口，所述的第一接口和第二接口均为双向接口，所述的电路部分还包括与FPGA芯片连接的存储器，所述的存储器为随机读写存储器。
采用所述的可外部调试的光纤陀螺进行调试的方法，包括以下流程：外部设备将命令通过通讯接口发送给FPGA芯片，FPGA芯片根据命令执行相应程序。
所述的命令包括：
进入配置模式命令，FPGA芯片接收到进入配置模式命令后，将外部设备送入陀螺的参数写入存储器；
关闭配置模式命令，FPGA芯片接收到关闭配置模式命令后，读取存储器中的参数，并将参数代入程序运行。
所述的光纤陀螺断电重启后，默认进入关闭配置模式。
所述的存储器中的参数包括与光纤环长相关的计数周期参数、与Y波导半波电压相关的闭环初值参数、与闭环速度相关的一次闭环系数、梳状波谷底采样点数、梳状波峰时不采样的延迟点数和与温度补偿相关的参数。
所述的光纤陀螺为单轴光纤陀螺、双轴光纤陀螺或三轴光纤陀螺。
所述的光路部分包括依次连接的光源、耦合器、Y波导、光纤环，以及与耦合器连接的探测器，所述的前放电路与探测器连接，后放电路与Y波导连接。
所述的光纤环由保偏光纤绕制而成。
所述的保偏光纤的横截面结构由外到里分别为树脂保护涂层、基管层、应力作用区和芯层，所述的树脂保护涂层外表面包覆有自粘性丙烯酸涂料层。
所述的保偏光纤之间填充有石墨烯复合固化胶。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)在光纤陀螺原电路板上增加存储器，使FPGA能够读写存储器芯片，不开盖便可进行软件调试，方便外部参数配置、温度补偿，对陀螺进行检测升级，生产效率更高。
(2)软件部分为设计不同指令，使光纤陀螺接收到指令时运行对应程序，重启后可默认进入关闭配置模式，自动读取存储器中的参数，并将参数代入程序运行，工作效率高。
(3)保偏光纤的树脂保护涂层外表面包覆有自粘性丙烯酸涂料层，绕制成光纤环后只须在一定的温度下进行加热烘干即可，防水、防腐，光纤环制作时间短、效率高、制作方便。
(4)保偏光纤之间填充有石墨烯复合固化胶，可使光纤环圈的内部温度梯度快速减小，使温度场迅速达到平衡，减小光纤陀螺仪的误差。
附图说明
图1为本实施例1光纤陀螺内部结构示意图；
图2为本实施例2光纤陀螺外部调试方法流程图。
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。
实施例1
如图1所示，一种可外部调试的光纤陀螺，包括相互连接的光路部分和电路部分，电路部分包括依次连接的前放电路6、ADC电路7、FPGA芯片8、DAC电路9和后放电路10，FPGA芯片8连有通讯接口11，通讯接口11包括用于与FPGA芯片8通讯的第一接口和用于与外部设备13通讯的第二接口，第一接口和第二接口均为双向接口，电路部分还包括与FPGA芯片8连接的存储器12，存储器12为随机读写存储器。
光纤陀螺为单轴光纤陀螺、双轴光纤陀螺或三轴光纤陀螺。
光路部分包括依次连接的光源1、耦合器2、Y波导3、光纤环4，以及与耦合器2连接的探测器5，前放电路6与探测器5连接，后放电路10与Y波导3连接。
光纤环4由保偏光纤绕制而成。
保偏光纤的横截面结构由外到里分别为树脂保护涂层、基管层、应力作用区和芯层，树脂保护涂层外表面包覆有自粘性丙烯酸涂料层。
保偏光纤之间填充有石墨烯复合固化胶。
实施例2
如图2所示，采用实施例1光纤陀螺进行调试的方法，包括以下流程：外部设备13将命令通过通讯接口11发送给FPGA芯片8，FPGA芯片8能够识别命令，根据不同命令执行相应程序。
命令包括：
进入配置模式命令，FPGA芯片8接收到进入配置模式命令后，将外部设备13送入陀螺的参数写入存储器12；
关闭配置模式命令，FPGA芯片8接收到关闭配置模式命令后，读取存储器12中的参数，并将参数代入程序运行。
光纤陀螺断电重启后，默认进入关闭配置模式。
存储器12中的参数包括与光纤环长相关的计数周期参数、与Y波导半波电压相关的闭环初值参数、与闭环速度相关的一次闭环系数、梳状波谷底采样点数、梳状波峰时不采样的延迟点数和与温度补偿相关的参数。

Claims (10)

1.一种可外部调试的光纤陀螺，包括相互连接的光路部分和电路部分，所述的电路部分包括依次连接的前放电路(6)、ADC电路(7)、FPGA芯片(8)、DAC电路(9)和后放电路(10)，所述的FPGA芯片(8)连有通讯接口(11)，其特征在于，所述的通讯接口(11)包括用于与FPGA芯片(8)通讯的第一接口和用于与外部设备(13)通讯的第二接口，所述的第一接口和第二接口均为双向接口，所述的电路部分还包括与FPGA芯片(8)连接的存储器(12)，所述的存储器(12)为随机读写存储器。
2.采用如权利要求1所述的可外部调试的光纤陀螺进行调试的方法，其特征在于，包括以下流程：外部设备(13)将命令通过通讯接口(11)发送给FPGA芯片(8)，FPGA芯片(8)根据命令执行相应程序。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的命令包括：
进入配置模式命令，FPGA芯片(8)接收到进入配置模式命令后，将外部设备(13)送入陀螺的参数写入存储器(12)；
关闭配置模式命令，FPGA芯片(8)接收到关闭配置模式命令后，读取存储器(12)中的参数，并将参数代入程序运行。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的光纤陀螺断电重启后，默认进入关闭配置模式。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的存储器(12)中的参数包括与光纤环长相关的计数周期参数、与Y波导半波电压相关的闭环初值参数、与闭环速度相关的一次闭环系数、梳状波谷底采样点数、梳状波峰时不采样的延迟点数和与温度补偿相关的参数。
6.根据权利要求1所述的一种可外部调试的光纤陀螺，其特征在于，所述的光纤陀螺为单轴光纤陀螺、双轴光纤陀螺或三轴光纤陀螺。
7.根据权利要求1所述的一种可外部调试的光纤陀螺，其特征在于，所述的光路部分包括依次连接的光源(1)、耦合器(2)、Y波导(3)、光纤环(4)，以及与耦合器(2)连接的探测器(5)，所述的前放电路(6)与探测器(5)连接，后放电路(10)与Y波导(3)连接。
8.根据权利要求1所述的一种可外部调试的光纤陀螺，其特征在于，所述的光纤环(4)由保偏光纤绕制而成。
9.根据权利要求8所述的一种可外部调试的光纤陀螺，其特征在于，所述的保偏光纤的横截面结构由外到里分别为树脂保护涂层、基管层、应力作用区和芯层，所述的树脂保护涂层外表面包覆有自粘性丙烯酸涂料层。
10.根据权利要求8所述的一种可外部调试的光纤陀螺，其特征在于，所述的保偏光纤之间填充有石墨烯复合固化胶。
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