CN113607192B - 间接连接式光纤陀螺组件测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种间接连接式光纤陀螺组件测试装置，包括测试组件，测试组件内设有集成光电系统，集成光电系统用于测试待测组件，集成光电系统设有多个尾纤和多个电路连接端，测试组件一侧设有转接器，各尾纤和各电路连接端通过转接器与待测组件连接，解决了传统的光纤陀螺组件测试装置在使用一段时间后需要更换测试组件或拆开内部重新更换尾纤及电路连接端的问题。

Description

间接连接式光纤陀螺组件测试装置

技术领域

本发明涉及光纤陀螺测试领域，尤其是涉及一种间接连接式光纤陀螺组件测试装置。

背景技术

现代光纤陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。零漂是衡量光纤陀螺精度的最重要、最基本的指标，产生零漂的主要因素是沿光纤分布的环境温度变化在光纤线圈内引入的非互易性相移误差，因此在光纤陀螺生产时需要测试温度对于光纤陀螺各组件的影响。由于光纤陀螺精度要求较高，在生产组装的各阶段需要对已组装的光纤陀螺组件进行多次测试，以测试温度对各新增零件的影响，如1#-“光纤环”、2#-“Y波导+光纤环”、3#-“耦合器+Y波导+光纤环”、4#-“光源+耦合器+Y波导+光纤环”、5#-“探测器+耦合器+Y波导+光纤环”、6#-“光源+探测器+耦合器+Y波导+光纤环”，等共六种常见的光路组件形式，其中，6#-“光源+探测器+耦合器+Y波导+光纤环”为常规的光纤陀螺仪的完全形态。

根据现有技术201610703910.5光纤陀螺用光纤环温度性能的测试系统中的记载，该系统通过其设计，能够实现1～3个光纤环的温度测试，不能对“光纤环+Y波导”组件和“光纤环+Y波导+耦合器”组件进行测试；根据现有技术201610933044.9一种光纤陀螺光纤环温变特性测量方法及装置中的记载，该装置通过该方法和装置能够获得光纤环的温变特性，待测件为光纤环，而不能对多种组件进行测试；根据现有技术201611236425.8多功能可调节光纤陀螺调试及光纤环测试装置及使用方法中的记载，该装置主要是将陀螺测试和光纤环测试（适应各种尺寸的光纤环）相结合，而不能对多种组件进行测试。

现有技术参见202010013826.7光纤陀螺多组件测试系统，该方案主要测试1#-“光纤环”、2#-“Y波导+光纤环”、3#-“耦合器+Y波导+光纤环”，本方案加以改进，减少了一个探测器的同时能够兼容4#-“光源+耦合器+Y波导+光纤环”、5#-“探测器+耦合器+Y波导+光纤环”、6#-“光源+探测器+耦合器+Y波导+光纤环”的测试。

光纤陀螺光学元件测试时，测试组件的外接尾纤通常与待测元件熔接，电路端通过传统的端子排连接，测试结束后，尾纤端将熔接点剪断，因此测试组件的尾纤端每次会被消耗一节，而电路端从端子排上拆下时，也会存在压痕，为保证测试质量，也会截除该段。由于电路端及尾纤预留过长会影响测试效果，因此当尾纤和电路端被消耗完时，通常采用更换测试组件或拆开内部重新更换尾纤及电路端，前者造成大量浪费，后者费时费力。

发明内容

本发明提供了一种间接连接式光纤陀螺组件测试装置，解决了传统的光纤陀螺组件测试装置在使用一段时间后需要更换测试组件或拆开内部重新更换尾纤及电路连接端的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种间接连接式光纤陀螺组件测试装置，包括测试组件，测试组件内设有集成光电系统，集成光电系统用于测试待测组件，集成光电系统设有多个尾纤和多个电路连接端，测试组件一侧设有转接器，各尾纤和各电路连接端通过转接器与待测组件连接。

优选的方案中，转接器包括块体，块体设有多个贯通的插孔，插孔内一端设有尾纤连接头或卡头端子，尾纤连接头与尾纤连接，卡头端子一端与电路连接端连接，卡头端子另一端用于连接外部接线；

还设有外接纤，外接纤一端用于连接待测组件，外接纤另一端套有外接纤连接头，外接纤连接头插入插孔中，外接纤连接头端部抵靠尾纤连接头的端面。

优选的方案中，插孔内壁设有多个沿轴线方向布置的环槽，块体还设有多个支通道，支通道设在插孔外侧，各环槽与支通道连通，插孔内壁还覆盖有弹性层，弹性层靠近环槽槽口处内侧受挤压形成凸起，凸起用于夹紧外接纤连接头或外部接线。

优选的方案中，块体一侧设有盖体，盖体侧面抵靠块体，盖体中设有主通道，支通道与主通道连通，块体一侧还设有调节器，调节器内设有腔体，腔体中填充流体介质，主通道一端与腔体连通。

优选的方案中，调节器与主通道连通处设有主路旋阀，各支通道与主通道连通处设有支路旋阀。

优选的方案中，腔体设有单向阀，单向阀靠近外部的一端设有堵头；

腔体一侧设有调节旋塞，调节旋塞用于改变腔体的容积，调节旋塞端部设有密封塞，密封塞外壁接触腔体内壁。

优选的方案中，还设有压力表，压力表与腔体连通。

优选的方案中，卡头端子内侧沿周向设有多个弹性触片，弹性触片用于接触外部接线的电芯。

优选的方案中，集成光电系统包括内置耦合器、内置光源、内置Y波导、内置探测器和合束器，内置耦合器设有至少三个连接端，内置耦合器的三个连接端分别连接内置光源、内置Y波导和合束器，内置探测器与合束器连接，内置Y波导设有尾纤A和尾纤B，内置耦合器设有尾纤C，合束器设有尾纤D。

优选的方案中，集成光电系统还包括信号处理、控制及输出电路，信号处理、控制及输出电路中设有光路驱动电路A、光路驱动电路B、信号采集电路A、信号采集电路B和闭环反馈电路，光路驱动电路A与内置光源连接，信号采集电路A与内置探测器连接，闭环反馈电路与内置Y波导连接，光路驱动电路B、信号采集电路B和闭环反馈电路设有电路连接端。

本发明的有益效果为：能够测试光纤陀螺生产组装的各阶段不同的组件，通过对照的方式，判断出新增零件对于原组件的影响，不必单独测试零件便能准确的测试出各单独零件的性能；引入合束器，使得测试系统能够在最低光学器件的要求下实现了1#、2#、3#光学组件的测试需求；设计了两路光源驱动电路和两路信号采集设备，分别对应内部和外部的器件，使得测试系统能够满足4#、5#、6#光学组件的测试需求；通过引入转接器，采用间接连接的方式实现了原本的尾纤及电路连接端无消耗的重复使用；转接器自身的外接纤可更换，电路连接采用卡头端子快插的形式，不会对自身造成较大磨损；通过弹性层的多个环状凸起夹紧外接纤连接头或外部接线，夹持可靠并且能有效减少减小夹持损伤；通过带可变腔体的调节器配合各旋阀控制各插孔中外接纤连接头或外部接线的夹紧和松开，操作简便；外接纤连接头和外接纤套接一体件可提前备用制作，方便库存备用，使用时不必现场制作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的测试组件内部连接示意图。

图2是本发明的应用示意图。

图3是本发明的尾纤连接头及卡头端子简化示意图。

图4是本发明的转接器及调节器结构图。

图5是本发明的转接器及调节器放大图。

图6是本发明的插孔处结构斜视图。

图7是本发明的调节器出口处放大图。

图8是本发明的外接纤连接头夹紧前示意图。

图9是本发明的外接纤连接头夹紧后前示意图。

图10是本发明的尾纤连接头与外接纤连接头细节示意图。

图11是本发明的卡头端子细节示意图。

图12是本发明的1#待测组件连接示意图。

图13是本发明的2#待测组件连接示意图。

图14是本发明的3#待测组件连接示意图。

图15是本发明的4#待测组件连接示意图。

图16是本发明的5#待测组件连接示意图。

图17是本发明的6#待测组件连接示意图。

图中：转接器1；盖体101；块体102；主通道103；插孔104；支通道105；环槽106；弹性层107；凸起108；支路旋阀109；调节器2；腔体201；调节旋塞202；单向阀203；主路旋阀204；堵头205；密封塞206；尾纤3；尾纤连接头4；外接纤连接头5；外接纤501；卡头端子6；弹性触片601；外部接线7；压力表8；电路连接端9。

具体实施方式

如图1-17中，一种间接连接式光纤陀螺组件测试装置，包括测试组件，测试组件内设有集成光电系统，集成光电系统用于测试待测组件，集成光电系统设有多个尾纤3和多个电路连接端9，测试组件一侧设有转接器1，各尾纤3和各电路连接端9通过转接器1与待测组件间接连接，防止各尾纤3和各电路连接端9直连时被消耗。

优选的方案中，转接器1包括块体102，块体102设有多个贯通的插孔104，插孔104内一端设有尾纤连接头4或卡头端子6，尾纤连接头4或卡头端子6固定在插孔104内一端，尾纤连接头4与尾纤3连接，卡头端子6一端与电路连接端9焊接连接，卡头端子6另一端用于连接外部接线7并使内部电芯与卡头端子6接触导通；

还设有外接纤501，外接纤501一端用于与待测组件熔接，外接纤501另一端套有外接纤连接头5，外接纤连接头5插入插孔104中，外接纤连接头5端部抵靠尾纤连接头4的端面。

尾纤连接头4套接尾纤3，尾纤连接头4端部设有定位沉槽，外接纤连接头5通过定位沉槽定位对中，外接纤501端面与尾纤3对接并使纤芯对准，界面处涂覆减反涂层提高光通。

由于光纤直径在一般较小且较为脆弱，并且对应力较为敏感，光纤陀螺属于高精度光学组件，直接夹紧固定光纤对于夹具的设计及制造较为困难并且会坏光纤内部应力分布，因此通过尾纤连接头4和外接纤连接头5作为过渡、增径处理，既防止光纤直接受力，又降低了夹具的制作难度。

优选的方案中，插孔104内壁设有多个沿轴线方向布置的环槽106，块体102还设有多个支通道105，支通道105设在插孔104外侧，各环槽106与支通道105连通，插孔104内壁还覆盖有弹性层107，弹性层107在插孔104内壁封住各环槽106，弹性层107材料可选择合适硬度和弹力的橡胶或硅胶，弹性层107靠近环槽106槽口处内侧受挤压形成凸起108，凸起108用于夹紧外接纤连接头5或外部接线7。

优选的方案中，块体102一侧设有盖体101，盖体101侧面抵靠块体102，盖体101中设有主通道103，支通道105与主通道103连通，块体102一侧还设有调节器2，调节器2内设有腔体201，腔体201中填充流体介质，主通道103一端与腔体201连通。

优选的方案中，调节器2与主通道103连通处设有主路旋阀204，可控制主通道103的通断，各支通道105与主通道103连通处设有支路旋阀109，可控制各支通道105的通断。

优选的方案中，腔体201设有单向阀203，单向阀203靠近外部的一端设有可拆装的堵头205；

腔体201一侧设有调节旋塞202，调节旋塞202与腔体201内壁螺纹连接，调节旋塞202用于改变腔体201的容积，调节旋塞202端部设有密封塞206，密封塞206外壁接触腔体201内壁提高密封效果。

优选的方案中，还设有压力表8，压力表8与腔体201连通，可监测腔体201内部的实时压力，各旋阀打开时也可反映各主通道和支通道的压力。

预先将尾纤3和尾纤连接头4套接完毕并固定在对应的插孔104内，将外接纤连接头5和外接纤501套接一体，将卡头端子6与电路连接端9的电芯焊接一体并固定在对应的插孔104内，将外部接线7的绝缘皮剥离露出电芯。

腔体201中的流体介质可以是液体或气体，初始时，旋转调节旋塞202使腔体201容积增大到合适值，主路旋阀204和各支路旋阀109打开，取掉堵头205，通过单向阀203向腔体201内、主通道103和各支通道105加注介质并使介质恰好充满，此过程需监视压力表8的指示值不超过预定值。

介质填充结束后，将堵头205重新装上封堵单向阀203处，此时将所有外接纤连接头5和外部接线7插入对应的插孔104内与对应配合的尾纤连接头4和卡头端子6连接，打开主路旋阀204和所有支路旋阀109，旋转调节旋塞202使介质压入所有环槽106中并挤压弹性层107，弹性层107向孔内变形形成环状的凸起108，环状的凸起108压紧外接纤连接头5和外部接线7外壁，监视压力表8当压力值当达到夹紧预设值时，关闭主路旋阀204和各支路旋阀109，切断介质通道，提高密封性。

当某外接纤501被消耗完后需要更换时，打开主路旋阀204，和控制对应插孔104的支路旋阀109，旋转调节旋塞202使腔体201增大，介质回收使弹性层107的凸起108缩回，夹紧处松开后取出外接纤连接头5，若介质为液体，需调整转接器1姿态将调节器2置于转接器1下方，使介质流回腔体201，若介质为气体，则无需调整姿态。

准备好提前制作好的外接纤连接头5和外接纤501套接一体件，将其插入原位置，逆向操作夹紧一体件，关闭主路旋阀204和支路旋阀109，更换完毕。

外部接线7的更换方式与上述类似。

优选的方案中，卡头端子6内侧沿周向设有多个弹性触片601，弹性触片601用于接触外部接线7的电芯。

优选的方案中，集成光电系统包括内置耦合器、内置光源、内置Y波导、内置探测器和合束器，内置耦合器设有至少三个连接端，内置耦合器的三个连接端分别连接内置光源、内置Y波导和合束器，内置探测器与合束器连接，内置Y波导设有尾纤A和尾纤B，内置耦合器设有尾纤C，合束器设有尾纤D，尾纤A、B、D从属于尾纤3。

优选的方案中，集成光电系统还包括信号处理、控制及输出电路，信号处理、控制及输出电路中设有光路驱动电路A、光路驱动电路B、信号采集电路A、信号采集电路B和闭环反馈电路，光路驱动电路A与内置光源连接，信号采集电路A与内置探测器连接，闭环反馈电路与内置Y波导连接，光路驱动电路B、信号采集电路B和闭环反馈电路均设有电路连接端9。

1#待测组件中设有光纤环，尾纤A和尾纤B通常为保偏光纤，保偏光纤中设有应力圆结构，常规的连接方式难以保证光纤、应力圆的对齐要求，因此采用高精度熔接机将光纤环两端分别与尾纤A和尾纤B连接，光路驱动电路A驱动内置光源工作，光信号通过内置耦合器分光，再经过内置Y波导上的尾纤A和尾纤B传至光纤环两端，回归的光信号依次通过内置Y波导、内置耦合器、合束器到达内置探测器，与此同时，闭环反馈电路向内置Y波导施加电压，形成闭环反馈机制使测试结果更加准确，信号采集电路A采集内置探测器中的信号，并上传至上位机分析。

2#待测组件中设有光纤环和Y波导，光纤环两端分别与Y波导的两个连接端连接，当待测组件中存在Y波导时，为了检测Y波导的装入对原始组件（光纤环）带来的影响，Y波导另一端与尾纤C连接，闭环反馈电路的外接尾纤与Y波导熔接。

3#待测组件中设有光纤环、Y波导和耦合器，光纤环两端分别与Y波导的两个连接端连接，Y波导另一端与耦合器连接，当待测组件存在耦合器时，由于耦合器另外一侧设有两个外接端，因此耦合器另外两端分别与尾纤C和尾纤D连接（不与尾纤A和尾纤B连接，简化电路，排出内置Y波导的干扰），闭环反馈电路的外接端与Y波导连接。

4#待测组件中设有光纤环、Y波导、耦合器和光源，光纤环两端分别与Y波导的两个连接端连接，Y波导另一端与耦合器连接，耦合器与光源连接，由于待测组件的中的光源缺少驱动电路，因此将光源与光源驱动电路B的外接端连接，耦合器另外一端与尾纤D连接，闭环反馈电路的外接端与Y波导连接。

5#待测组件中设有光纤环、Y波导、耦合器和探测器，光纤环两端分别与Y波导的两个连接端连接，Y波导另一端与耦合器连接，耦合器与探测器连接，由于待测组件中的探测器缺少信号采集电路，因此将探测器与信号采集电路B的外接端连接，耦合器另外一端与尾纤C连接，闭环反馈电路的外接端与Y波导连接。

6#待测组件中设有光纤环、Y波导、耦合器、光源和探测器，光纤环两端分别与Y波导的两个连接端连接，Y波导另一端与耦合器连接，耦合器另外两端分别连接光源和探测器，光源和探测器分别与光源驱动电路B和信号采集电路B连接，闭环反馈电路的外接端与Y波导连接。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种间接连接式光纤陀螺组件测试装置，其特征是：包括测试组件，测试组件内设有集成光电系统，集成光电系统用于测试待测组件，集成光电系统设有多个尾纤（3）和多个电路连接端（9），测试组件一侧设有转接器（1），各尾纤（3）和各电路连接端（9）通过转接器（1）与待测组件连接；

转接器（1）包括块体（102），块体（102）设有多个贯通的插孔（104），插孔（104）内一端设有尾纤连接头（4）或卡头端子（6），尾纤连接头（4）与尾纤（3）连接，卡头端子（6）一端与电路连接端（9）连接，卡头端子（6）另一端用于连接外部接线（7）；

还设有外接纤（501），外接纤（501）一端用于与待测组件熔接，外接纤（501）另一端套有外接纤连接头（5），外接纤连接头（5）插入插孔（104）中，外接纤连接头（5）端部抵靠尾纤连接头（4）的端面；

插孔（104）内壁设有多个沿轴线方向布置的环槽（106），块体（102）还设有多个支通道（105），支通道（105）设在插孔（104）外侧，各环槽（106）与支通道（105）连通，插孔（104）内壁还覆盖有弹性层（107），弹性层（107）靠近环槽（106）槽口处内侧受挤压形成凸起（108），凸起（108）用于夹紧外接纤连接头（5）或外部接线（7）。

2.根据权利要求1所述间接连接式光纤陀螺组件测试装置，其特征是：块体（102）一侧设有盖体（101），盖体（101）侧面抵靠块体（102），盖体（101）中设有主通道（103），支通道（105）与主通道（103）连通，块体（102）一侧还设有调节器（2），调节器（2）内设有腔体（201），腔体（201）中填充流体介质，主通道（103）一端与腔体（201）连通。

3.根据权利要求2所述间接连接式光纤陀螺组件测试装置，其特征是：调节器（2）与主通道（103）连通处设有主路旋阀（204），各支通道（105）与主通道（103）连通处设有支路旋阀（109）。

4.根据权利要求2所述间接连接式光纤陀螺组件测试装置，其特征是：腔体（201）设有单向阀（203），单向阀（203）靠近外部的一端设有堵头（205）；

腔体（201）一侧设有调节旋塞（202），调节旋塞（202）用于改变腔体（201）的容积，调节旋塞（202）端部设有密封塞（206），密封塞（206）外壁接触腔体（201）内壁。

5.根据权利要求2所述间接连接式光纤陀螺组件测试装置，其特征是：还设有压力表（8），压力表（8）与腔体（201）连通。

6.根据权利要求1所述间接连接式光纤陀螺组件测试装置，其特征是：卡头端子（6）内侧沿周向设有多个弹性触片（601），弹性触片（601）用于接触外部接线（7）的电芯。

7.根据权利要求1所述间接连接式光纤陀螺组件测试装置，其特征是：集成光电系统包括内置耦合器、内置光源、内置Y波导、内置探测器和合束器，内置耦合器设有至少三个连接端，内置耦合器的三个连接端分别连接内置光源、内置Y波导和合束器，内置探测器与合束器连接，内置Y波导设有尾纤A和尾纤B，内置耦合器设有尾纤C，合束器设有尾纤D。

8.根据权利要求1所述间接连接式光纤陀螺组件测试装置，其特征是：集成光电系统还包括信号处理、控制及输出电路，信号处理、控制及输出电路中设有光路驱动电路A、光路驱动电路B、信号采集电路A、信号采集电路B和闭环反馈电路，光路驱动电路A与内置光源连接，信号采集电路A与内置探测器连接，闭环反馈电路与内置Y波导连接，光路驱动电路B、信号采集电路B和闭环反馈电路设有电路连接端（9）。

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