CN113124907B - 一种干涉式光纤陀螺零偏重复性测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种干涉式光纤陀螺零偏重复性测试方法及系统，通过采用继电器控制模块程控陀螺测试系统通断电次数及通断电的时长，研制了陀螺零偏系列测试自动化测试系统。本发明的测试系统解决了需要人工操作陀螺指标重复性测试的问题，大量的节约了人力成本；避免了人工操作过程中每次通断电时间不一致的问题；通过继电器闪开、闪断的功能，保证了多次测试条件的一致性；突破了不同通信协议接口陀螺的测试设备专用的局限，实现了各型号的通用性。

Description

一种干涉式光纤陀螺零偏重复性测试方法及系统

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，具体涉及一种干涉式光纤陀螺零偏重复性测试方法及系统，实现陀螺零偏性能在高低温、辐照、湿热等环境下的重复性自动测试。

背景技术

光纤陀螺具有良好的环境适应性，是惯性导航及姿态控制领域重要的角速度仪表。陀螺的零偏重复性、高低温启动的零偏稳定性等零偏相关的指标是评价陀螺性能的关键指标。上述指标的测试需要重复多次进行，按照传统的方法，需要专人全程关注该试验。

对于新研制的陀螺，或者在原来的基础上改变某些技术状态，以提高陀螺的性能的情况，需要进行大量重复性试验对技术状态进行充分验证，才能应用到正式的产品上。以往每项试验均需设计人员盯守完成，占用了设计人员大量的时间。另外，并不是每次状态的更改都能达到预想的结果。因此，验证试验通常需要进行多次。由于验证试验耗时较长，明显地降低了研发的效率。对于批产型号，零偏系列的指标每只陀螺都要进行测试，测试结果满足技术指标要求才能交付。例如高低温启动试验，需要在到达保温时间后对陀螺进行通电测试，测试完成后接着进行下一个温度点的保温及测试，这期间需要开关陀螺电源、操作温箱及测试软件，也需要专人盯守完成。每生产一只陀螺都需要重复该试验，导致生产效率较低。

以某型号陀螺的零偏重复性测试为例，在通电测试3分钟后，断电2分钟，然后继续通电3分钟测试，再断电，依次重复，通常需要重复测试30及以上，才能保证以该项测试得到的结果评价陀螺的零偏重复性的有效性。以重复测试30次计算，该试验需要150分钟完成。在试验过程中，只需计时及通断电，却需要专人盯守完成，占用大量的人力资源。另外，由于通断开关由测试人员完成，手动操作时间一致性不能保证，因此实际每次测试的通断电时间是不同的，试验条件的一致性得不到保证。

发明内容

本发明针对上述缺陷，为克服现有技术的不足，提供了一种干涉式光纤陀螺零偏重复性测试方法及系统，通过采用继电器控制模块程控陀螺测试系统通断电次数及通断电的时长，实现了陀螺零偏系列测试自动化测试。实现了多次（多于千次）陀螺零偏重复性性能的测试，节约了大量的人力成本，并实现了多种通信协议陀螺的测试系统的通用性。

本发明提供如下技术方案：一种干涉式光纤陀螺零偏重复性测试方法，包括如下步骤：

1）上位机通过发送不同指令控制下位机通电状态；

2）通过上位机设置相应延时时间来设定循环程序，实现不同通电时间、不同重复性次数的循环通断电，其中延迟1中的时间为断电时间，延迟2中的时间为通电时间，设置完成后，将实现按照延迟1规定的时间断电、按照延迟2规定的时间通电的循环程序，循环程序的执行次数按照“循环次数”所设定的次数执行；

3）下位机按照所述步骤（2）所述的上位机程序实现对光纤陀螺测试系统按照指令规定时间重复通断电，在通电阶段对陀螺进行测试获得其零偏测试结果，每个通电阶段均可获得一组陀螺测试零偏测试值，对测试所得的多组陀螺零偏测试值计算稳定性，可得到陀螺的零偏重复性结果，从而验证陀螺的零偏重复性等指标是否满足要求；

在所述每个通电阶段获得陀螺测试零偏测试值过程中，会由偏振非互易性引起并产生光纤陀螺最大偏置误差

，所述光纤陀螺最大偏置误差

不仅与光纤线圈参数有关，而且与光纤的偏振特性有关，所述光纤陀螺最大偏置误差

的计算公式如下：

其中，所述λ为中心波长，即光谱宽度；所述p为输入广播的剩余偏振度；所述ε为偏振器的消光比；所述h为多模偏振耦合比；所述

为偏振拍长；所述c为光速。

进一步地，所述步骤1）中所述上位机通过指令3A 88 01 01 FF 0D 0A控制下位机断电。

进一步地，所述步骤1）中所述上位机通过指令3A 88 01 01 00 0D 0A控制下位机通电

进一步地，所述下位机包括多路用户插排，同时对多路测试系统分别进行控制，实现多个测试指标的重复性测试。

本发明还提供采用上述方法的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统，包括220V电源、上位机、陀螺数据采集模块、陀螺、继电器控制模块、用户插排、陀螺供电电源箱；所述继电器控制模块、所述用户插排和所述陀螺供电电源箱构成下位机；

所述220V电源分别与所述上位机和所述继电器控制模块电连接，为所述上位机和所述继电器控制模块供电；

所述陀螺数据采集模块和所述继电器控制模块分别与所述上位机通信连接；

所述陀螺数据采集模块用于采集所述陀螺的陀螺测试零偏测试值和光纤陀螺最大偏置误差数据信息；

所述继电器控制模块用于控制用户插排是否为所述陀螺供电电源箱供电，进而控制所述陀螺是否工作。

进一步地，所述用户插排与用于为所述陀螺供电的所述陀螺供电电源箱直接连接。

进一步地，所述上位机通过RS232串口与所述下位机进行通讯。

进一步地，所述测试系统统高集成化，外形尺寸为20cm×20cm×11cm，可根据测试试验要求搬移安放。

本发明的有益效果为：

1、该测试系统可实现集成化、小型化，以插拔的方式与陀螺测试系统连接，使用方便灵活，便于转运、携带；

2、在新研制产品的不同型号过程中，对新研制数字电路、新研制软件程序进行多次（多达千次）重复通断电，以验证软件程序可靠性，及早发现程序缺陷。但该试验使用人力很难充分验证，通过本发明的测试系统即可对产品的可靠性进行充分验证，避免带质量隐患出厂。

3、本发明提供的测试方法及系统在陀螺指标重复测试过程中替代了人工通断电，解放了原来试验占用的大量人力资源，提高了生产效率，节约了生产成本。

4、本发明提供的测试方法及系统消除了人工操作陀螺指标重复性测试过程中每次通断电时间不一致的问题，通过继电器闪开、闪断的功能，保证了每次测试条件的一致性。

5、本发明提供的测试方法及系统突破了各型号测试设备专用的局限，实现了各型号的通用性。

6、本发明提供的测试方法及系统可通过改编处理测试数据的Matlab程序，实现陀螺零偏系列测试，包括零偏重复性、高低温一次通电、高低温启动等测试结果的一键化处理，更好地提高研制及生产效率。

7、本发明提供的测试方法及系统测试项目可拓展性好。根据零偏系列测试项目例如：高低温一次通电、高低温启动、零偏重复性等不同时间需求设置测试时间长短，并可同时控制多个测试系统，完成多只陀螺性能指标的测试，具有很强的可扩展性。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明提供的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统整体结构示意图；

图2为本发明提供的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统的组成原理图；

图3为本发明提供的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统的上位机操作界面示意图；

图4为本发明提供的本发明提供的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统用于某型号产品923次通电测试的测试结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供的一种干涉式光纤陀螺零偏重复性测试方法，包括如下步骤：

1）上位机通过发送不同指令控制下位机通电状态，上位机通过指令3A 88 01 01FF 0D 0A控制下位机断电，通过指令3A 88 01 01 00 0D 0A控制下位机通电；

2）通过上位机设置相应延时时间来设定循环程序，实现不同通电时间、不同重复性次数的循环通断电，其中延迟1中的时间为断电时间，延迟2中的时间为通电时间，设置完成后，将实现按照延迟1规定的时间断电、按照延迟2规定的时间通电的循环程序，循环程序的执行次数按照“循环次数”所设定的次数执行；

3）下位机按照步骤（3）的上位机程序实现对光纤陀螺测试系统按照指令规定时间重复通断电，在通电阶段对陀螺进行测试获得其零偏测试结果，每个通电阶段均可获得一组陀螺测试零偏测试值，对测试所得的多组陀螺零偏测试值计算稳定性，可得到陀螺的零偏重复性结果，从而验证陀螺的零偏重复性等指标是否满足要求；

在每个通电阶段获得陀螺测试零偏测试值过程中，会由偏振非互易性引起并产生光纤陀螺最大偏置误差

，光纤陀螺最大偏置误差

不仅与光纤线圈参数有关，而且与光纤的偏振特性有关，光纤陀螺最大偏置误差

的计算公式如下：

其中，λ为中心波长，即光谱宽度；p为输入广播的剩余偏振度；ε为偏振器的消光比；h为多模偏振耦合比；

为偏振拍长；c为光速。

下位机主要为4路继电器控制模块及用户设备，下位机也可以包括多路用户插排，同时对多路测试系统分别进行控制，实现多个测试指标的重复性测试。

实施例2

如图1-2所示，为本发明提供的采用实施例1提供的方法的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统，包括220V电源、上位机、陀螺数据采集模块、陀螺、继电器控制模块、用户插排、陀螺供电电源箱；继电器控制模块、用户插排和陀螺供电电源箱构成下位机；

220V电源分别与上位机和继电器控制模块电连接，为上位机和继电器控制模块供电；

陀螺数据采集模块和继电器控制模块分别与上位机通信连接；

陀螺数据采集模块用于采集陀螺的陀螺测试零偏测试值和光纤陀螺最大偏置误差数据信息；

继电器控制模块用于控制用户插排是否为陀螺供电电源箱供电，进而控制陀螺是否工作。

用户插排与用于为陀螺供电的陀螺供电电源箱直接连接。上位机通过RS232串口与下位机进行通讯。测试系统统高集成化，外形尺寸为15～25cm×15～25cm×10～15cm，优选为20cm×20cm×11cm，可根据测试试验要求搬移安放。

测试时，将需要测试的陀螺，通过用来采集数据、给陀螺供电的测试模块与上位机、陀螺供电电源箱相连接，陀螺供电电源箱与继电器控制模块所联带的供电插排连接，同时，继电器控制模块与上位机串口连接。即实现上位机对继电器控制模块的程控，同时实现被测试陀螺数据的供电及数据采集。上位机通过串口与下位机进行通讯，其典型操作界面如图3所示。

实施例3

将本发明中的测试系统用于测试某型号装配新研制的电路板后的零偏重复性，共进行了923次通断电试验，每次通断电的零偏均值如图4所示。从图中可以看出多次通断电之间的零偏极差，并可计算出其零偏重复性。该试验也充分验证了该测试系统的稳定性，可以满足进行多次（近1000次）通断电的需求。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种干涉式光纤陀螺零偏重复性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）上位机通过发送不同指令控制下位机通电状态；

2）通过上位机设置相应延时时间来设定循环程序，实现不同通电时间、不同重复性次数的循环通断电，其中延迟1中的时间为断电时间，延迟2中的时间为通电时间，设置完成后，将实现按照延迟1规定的时间断电、按照延迟2规定的时间通电的循环程序，循环程序的执行次数按照“循环次数”所设定的次数执行；

3）下位机按照所述步骤2 ） 所述的上位机程序实现对光纤陀螺测试系统按照指令规定时间重复通断电，在通电阶段对陀螺进行测试获得其零偏测试结果，每个通电阶段均可获得一组陀螺测试零偏测试值，对测试所得的多组陀螺零偏测试值计算稳定性，可得到陀螺的零偏重复性结果，从而验证陀螺的零偏重复性等指标是否满足要求；

在所述每个通电阶段获得陀螺测试零偏测试值过程中，会由偏振非互易性引起并产生光纤陀螺最大偏置误差

，所述光纤陀螺最大偏置误差

不仅与光纤线圈参数有关，而且与光纤的偏振特性有关，所述光纤陀螺最大偏置误差

的计算公式如下：

其中，所述λ为中心波长，即光谱宽度；所述p为输入广播的剩余偏振度；所述ε为偏振器的消光比；所述h为多模偏振耦合比；所述

为偏振拍长；所述c为光速；

所述步骤1）中所述上位机通过指令3A 88 01 01 FF 0D 0A控制下位机断电；所述步骤1）中所述上位机通过指令3A 88 01 01 00 0D 0A控制下位机通电。

2.根据权利要求1所述的一种干涉式光纤陀螺零偏重复性测试方法，其特征在于，所述下位机包括多路用户插排，同时对多路测试系统分别进行控制，实现多个测试指标的重复性测试。

3.根据权利要求1-2任一所述的方法的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统，其特征在于，包括220V电源、上位机、陀螺数据采集模块、陀螺、继电器控制模块、用户插排、陀螺供电电源箱；所述继电器控制模块、所述用户插排和所述陀螺供电电源箱构成下位机；

所述220V电源分别与所述上位机和所述继电器控制模块电连接，为所述上位机和所述继电器控制模块供电；

所述陀螺数据采集模块和所述继电器控制模块分别与所述上位机通信连接；

所述陀螺数据采集模块用于采集所述陀螺的陀螺测试零偏测试值和光纤陀螺最大偏置误差数据信息；

所述继电器控制模块用于控制用户插排是否为所述陀螺供电电源箱供电，进而控制所述陀螺是否工作。

4.根据权利要求3所述的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统，其特征在于，所述用户插排与用于为所述陀螺供电的所述陀螺供电电源箱直接连接。

5.根据权利要求3所述的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统，其特征在于，所述上位机通过RS232串口与所述下位机进行通讯。

6.根据权利要求3所述的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统，其特征在于，所述测试系统统高集成化，外形尺寸为15～25cm×15～25cm×10～15cm，可根据测试试验要求搬移安放。

7.根据权利要求3所述的干涉式光纤陀螺零偏重复性测试系统，其特征在于，所述测试系统外形尺寸为20cm×20cm×11cm。

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