CN112710329A - 光纤陀螺仪自检方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤陀螺仪技术领域，公开一种光纤陀螺仪自检方法及系统，以在不增加额外器件的情况下，便捷实现光纤陀螺仪自检。本发明方法包括以下述步骤实现温控单元自检：获取初始值，所述初始值包括：系统正常工作对应的激光器温度t1下的波长λ1，以及对比温度t2下的波长λ2；自检过程开始后，首先将激光器温度设置成t1；调整Y波导延时，获取将检测光强调整到最低时的驱动电压V1；将激光器温度设置成t2；再调整Y波导的延时，获取将检测光强调整到最低时的驱动电压V2；计算V2与V1之间的比值，并与λ2与λ1之间的比值进行对比，判断两比值的相对关系是否在正常工作范围内，如果是，判定温控单元能正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及光纤陀螺仪技术领域，尤其涉及一种光纤陀螺仪自检方法及系统。
背景技术
光纤陀螺仪作为一种高精度的传感器，其性能是系统能否正常完成目标功能的基础，但随着使用时间的加长，部分器件如激光器、Y波导、光电转换等存在性能下降甚至失效的问题，会影响整个系统的正常工作。因此使用过程前的分模块自检价值很大。
发明内容
本发明目的在于公开一种光纤陀螺仪自检方法及系统，以在不增加额外器件的情况下，便捷实现光纤陀螺仪自检。
为达上述目的，本发明公开一种光纤陀螺仪自检方法，包括以下述步骤实现温控单元自检：
步骤S1、获取初始值，所述初始值包括：系统正常工作对应的激光器温度t1下的波长λ1，以及对比温度t2下的波长λ2；且对比温度t2选取在激光器工作温度范围内并远离系统正常工作状态下激光器温度的值；
步骤S2、自检过程开始后，首先将激光器温度设置成t1；
步骤S3、调整Y波导延时，获取将检测光强调整到最低时的驱动电压V1；
步骤S4、将激光器温度设置成t2；
步骤S5、再调整Y波导的延时，获取将检测光强调整到最低时的驱动电压V2；
步骤S6、计算V2与V1之间的比值，并与λ2与λ1之间的比值进行对比，判断两比值的相对关系是否在正常工作范围内，如果是，判定温控单元能正常工作。
优选地，本发明方法在温控单元自检自检前，激光器还以下述步骤进行自检：
步骤S11、将Y波调整到初始状态点，之后，调整恒流源的电流，调整到比正常工作电流点高的电流值Ia和低的电流值Ib，记录该两个电流值分别对应的转换后的光强度A和B；
步骤S12、进入自检模式后，分别调整到驱动电流Ia和Ib，并测试转换后的光强度A’和B’，并判断A’和B’两个值分别与A和B两个值之间的对应关系，如果对应关系偏离设定阈值，判断激光器老化需更换激光器。
优选地，本发明方法在温控单元自检后，还包括以下述步骤执行Y波导自检：
步骤S21、将激光器的温度设定在系统预设工作温度下；
步骤S22、将激光器驱动电流设置成系统工作预设电流；
步骤S23、调整Y波导的驱动电压，在T/2时间内，使系统检测到的光强从一个最大值VH到一个最小值VL，并记录两者之间的电压差；
步骤S24、根据Y波导电压与光延时关系计算出对应的时间延时，进而计算出周期T；
步骤S25、根据周期T计算出激光器波长，与系统存储的波长进行对比，判断是否在接受范围内，是则判断Y波导能工作正常，反之异常。
为达上述目的，本发明还公开一种光纤陀螺仪自检系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
本发明具有以下有益效果：
自检过程简单实用；且不需要增加额外器件，便捷高效。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例公开的光纤陀螺仪的系统框图。
图2是本发明实施例公开的温控单元自检流程示意图。
图3是本发明实施例公开的激光器自检流程示意图。
图4是本发明实施例公开的Y波导自检流程示意图。
图5是本发明实施例公开的光强与Y波导偏压的对应关系示意图。
图6是本发明实施例公开的Y波导周期关系示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
本实施例公开一种光纤陀螺仪自检方法，该光纤陀螺仪的系统框图参照图1，其在激光器的周围设有温控单元。如图2所示，本实施例方法包括以下述步骤实现温控单元自检：
步骤S1、获取初始值，所述初始值包括：系统正常工作对应的激光器温度t1下的波长λ1，以及对比温度t2下的波长λ2；且对比温度t2选取在激光器工作温度范围内并远离系统正常工作状态下激光器温度的值。
步骤S2、自检过程开始后，首先将激光器温度设置成t1。
步骤S3、调整Y波导延时，获取将检测光强调整到最低时的驱动电压V1。
步骤S4、将激光器温度设置成t2。
步骤S5、再调整Y波导的延时，获取将检测光强调整到最低时的驱动电压V2。
步骤S6、计算V2与V1之间的比值，并与λ2与λ1之间的比值进行对比，判断两比值的相对关系是否在正常工作范围内，如果是，判定温控单元能正常工作。
实施例2
光纤陀螺仪检测过程中会进行光强识别，因此激光器的光强稳定性对于最终检测精度影响非常大。为保证激光器光强稳定性，光纤陀螺仪会使用恒流驱动的方式来保证激光器输出光强的稳定性。为此，本实施例在上述实施例1的基础上，增加激光器的自检。
基于激光器发出光的波长受温度影响会发生变化，一般来说激光器温度变化会引起谐振腔体积的变化，进而影响激光器的输出波长，温度越高波长越长。波长变化会导致光纤陀螺仪的精度变低，因此高精度的光纤陀螺仪会使用温控单元精确的控制激光器工作在一定的温度范围内。温控电源使用电热转换材料，既可以制冷，也可以制热，可以保证在不同温度环境下激光器内部温度的稳定性。藉此，本实施例具体是在温控单元自检自检前，如图3所示，激光器以下述步骤进行自检：
步骤S11、将Y波调整到初始状态点，之后，调整恒流源的电流，调整到比正常工作电流点高的电流值Ia和低的电流值Ib，记录该两个电流值分别对应的转换后的光强度A和B。
步骤S12、进入自检模式后，分别调整到驱动电流Ia和Ib，并测试转换后的光强度A’和B’，并判断A’和B’两个值分别与A和B两个值之间的对应关系，如果对应关系偏离设定阈值，判断激光器老化需更换激光器。
实施例3
本实施例在上述两实施例基础上，做进一步优化。即在温控单元自检后，进一步执行Y波导自检。其中，Y波导是一种包含铌酸锂晶体的多功能光学模块，其中铌酸锂是一种折射率会随施加电压变化的物质，因此通过调整施加在铌酸锂晶体上的电场调节光透过铌酸锂晶体后的延时，在一定范围内，两者成线性关系。
如图4所示，本实施例Y波导自检包括以下步骤：
步骤S21、将激光器的温度设定在系统预设工作温度下。
步骤S22、将激光器驱动电流设置成系统工作预设电流。
步骤S23、调整Y波导的驱动电压，在T/2时间内，使系统检测到的光强从一个最大值VH到一个最小值VL，并记录两者之间的电压差。
步骤S24、根据Y波导电压与光延时关系计算出对应的时间延时，进而计算出周期T。
其中，上述步骤所对应的光强与Y波导偏压的对应关系如图5所示，周期关系如图6所示。
步骤S25、根据周期T计算出激光器波长，与系统存储的波长进行对比，判断是否在接受范围内，是则判断Y波导能工作正常，反之异常。
实施例4
本实施例公开一种光纤陀螺仪自检系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各实施例所对应方法的步骤。
综上，本发明上述各实施例所分别公开的光纤陀螺仪自检方法及系统，至少具有以下有益效果：自检过程简单实用；且不需要增加额外器件，便捷高效。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种光纤陀螺仪自检方法，其特征在于，包括以下述步骤实现温控单元自检：
步骤S1、获取初始值，所述初始值包括：系统正常工作对应的激光器温度t1下的波长λ1，以及对比温度t2下的波长λ2；且对比温度t2选取在激光器工作温度范围内并远离系统正常工作状态下激光器温度的值；
步骤S2、自检过程开始后，首先将激光器温度设置成t1；
步骤S3、调整Y波导延时，获取将检测光强调整到最低时的驱动电压V1；
步骤S4、将激光器温度设置成t2；
步骤S5、再调整Y波导的延时，获取将检测光强调整到最低时的驱动电压V2；
步骤S6、计算V2与V1之间的比值，并与λ2与λ1之间的比值进行对比，判断两比值的相对关系是否在正常工作范围内，如果是，判定温控单元能正常工作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在温控单元自检自检前，激光器以下述步骤进行自检：
步骤S11、将Y波调整到初始状态点，之后，调整恒流源的电流，调整到比正常工作电流点高的电流值Ia和低的电流值Ib，记录该两个电流值分别对应的转换后的光强度A和B；
步骤S12、进入自检模式后，分别调整到驱动电流Ia和Ib，并测试转换后的光强度A’和B’，并判断A’和B’两个值分别与A和B两个值之间的对应关系，如果对应关系偏离设定阈值，判断激光器老化需更换激光器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在温控单元自检后，还包括以下述步骤执行Y波导自检：
步骤S21、将激光器的温度设定在系统预设工作温度下；
步骤S22、将激光器驱动电流设置成系统工作预设电流；
步骤S23、调整Y波导的驱动电压，在T/2时间内，使系统检测到的光强从一个最大值VH到一个最小值VL，并记录两者之间的电压差；
步骤S24、根据Y波导电压与光延时关系计算出对应的时间延时，进而计算出周期T；
步骤S25、根据周期T计算出激光器波长，与系统存储的波长进行对比，判断是否在接受范围内，是则判断Y波导能工作正常，反之异常。
4.一种光纤陀螺仪自检系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至3任一所述方法的步骤。
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