CN114812616B - 一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤陀螺，尤其涉及一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，在光源与耦合器之间设置检测点d1，在耦合器之后Y波导熔接点之前设置检测点d2，在Y波导熔接点之后设置检测点d3，在探测器之前设置检测点d4，在980nm泵浦激光器之后设置检测点d5，在铒纤之前设置检测点d6，在隔离器之前设置检测点d7，通过对检测点的可靠性数据收集，判断输出异常，以诊断故障位置，从而提高光纤陀螺测试性，降低光纤陀螺故障诊断难度，提升故障诊断的准确度。

Description

一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法
技术领域
本发明涉及光纤陀螺，尤其涉及一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法。
背景技术
光纤陀螺作为新型的光学陀螺仪表，具有可靠性高、耐冲击振动、寿命长、启动速度快等优点，已被广泛的应用于多个军用及民用领域中。在陀螺使用过程中，我们发现：区别于传统的电子类设备，光纤陀螺是新型的光电集合类产品，其故障检测方法较传统的电子类产品存在较大差异，随着陀螺批量的投入使用，光纤陀螺故障检测难度大，成本高，故障检测的准确度有待进一步提升。光纤陀螺机内光路包括耦合器，分别与耦合器通过光纤连接的光源、Y波导及探测器 ，其中Y波导连接光纤环圈，在所述光源内部包括WDM器件，分别与WDM器件通过光纤连接的980nm泵浦激光器、铒纤，在光源内部还设有用于滤波的隔离器，WDM器件为波分复用器，铒纤常用掺铒光纤。由于存在多个光学元器件，无法通过传统的电子类产品的故障检测的方法完成。为解决其故障检测难题，提出了适应于光纤陀螺的机内测试方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种提高光纤陀螺测试性，降低光纤陀螺故障诊断难度，提升故障诊断的准确度的高精度光纤陀螺机内光路测试方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，所述光纤陀螺机内光路包括耦合器，分别与耦合器通过光纤连接的光源、Y波导及探测器 ，在所述光源内部包括WDM器件，分别与WDM器件通过光纤连接的980nm泵浦激光器、铒纤，在光源内部还设有用于滤波的隔离器，其特征在于，包括如下步骤：
S1.设置以下多个检测点：
在光源与耦合器之间设置检测点d1，用于检测光源出光功率的变化；
在耦合器之后Y波导熔接点之前设置检测点d2，用于检测耦合器输出的光强变化；
在Y波导熔接点之后设置检测点d3，用于检测光纤陀螺敏感组件的输出光强；
在探测器之前设置检测点d4，用于检测到探测器之前的光路整体光强变化；
在980nm泵浦激光器之后设置检测点d5，用于检测980nm泵浦激光器的运行情况；
在铒纤之前设置检测点d6，用于检测WDM器件的运行情况；
在隔离器之前设置检测点d7，用于检测铒纤的情况；
d1与d6两个检验点的输出情况结合判断检测隔离器，
S2.根据不同检测点的输出异常或异常组合，判断故障位置：
当d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在探测器；
当d3、d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在含Y波导的环圈组件；
当d2、d3、d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在耦合器；
当d1、d2、d3、d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在隔离器。
优选的：所有检测点光强获取方法为通过检测点依次连接2：98耦合器，隔离器及光电转化探测器。
优选的：检测点光强低于正常值范围的15%以上则该检测点输出异常。
优先的：当d1、d2、d3、d4、d7检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在铒纤。
优选的：当只有d5检测点正常时，故障位置在WDM器件。
优选的：当所有检测点输出异常时，故障位置在980nm泵浦激光器。
优选的：d2，d3，d4三个检测点同时检测光强及偏振串音。
优选的：在耦合器闲置段设置检测点d0，若d0检测点输出正常，则判断d1、d2、d5、d6、d7各检测点的输出异常为虚警。
优选的：当d0检测点输出正常，且实际使用过程陀螺输出异常时，通过d3、d4两点的输出进行故障诊断。
本发明的有益效果是：
本发明通过多检测点的设置及对该点输出的检测，能够更准备的梳理出故障位置，提高光纤陀螺测试性，降低光纤陀螺故障诊断难度，提升故障诊断的准确度。
附图说明
图1是本发明的光纤陀螺机内光路测试检验点位置示意图。
图2是本发明的光纤陀螺机内光路测试单程后项检验点位置示意图。
图3是本发明的光纤陀螺机内光路测试双程前项检验点位置示意图。
图4是本发明的光纤陀螺机内光路测试双程后项检验点位置示意图。
图5是本发明的光纤陀螺机内光路测试单程前项示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
光纤陀螺光路部分包含传统的五大元器件：光源，耦合器，Y波导，光纤环圈及探测器组成。在光路部分最主要的故障检测信号就是陀螺光路中的光强信号，因此需在陀螺光学头部分针对经过不同器件及熔接点的光强信号进行检测，实时比较各检测点的光强信号与原始值的变化量，如检测点的光强发生明显变化即可判断出陀螺光路故障的出现位置，从而降低故障检测难度，提升检测准确度，例如以检验点光强信号值低于正常值范围的15%以上作为判据，除全部采用光强信号作为检测值，针对d2，d3，d4三个点由于存在保偏性能也可对其偏振串行进行检测或同时检测上述三点的光强及偏振串音以提升虚警判断能力。光学头部分的主要机内测试检测点位置如图1所示。其中d1检测点设置在光源与耦合器之间，主要检测光源出光功率的变化；d2在耦合器之后Y波导熔接点之前，主要检测耦合器输出的光强变化；d3在Y波导熔接点之后，该检测点主要检测光纤陀螺敏感组件的输出光强；d4在探测器之前，主要检测到探测器之前的光路整体光强变化，该点的主要作用是与电路检测点中探测器光强检测点进行联合以判断探测器是否正常工作。除去上述的主要检测点之外，可以在光路各熔接点之后设置检测点对熔接点的光强变化进行检测，所有光路检测点的光强获取方法可以通过在检测点依次连接2：98耦合器，隔离器及光电转化探测器的方法也可利用其他光电检测方法获得，将光强信号转化为电压信号以方便检测。
另外，由于光线陀螺的ASE光源存在单程前项，单程后项，双程前项及双程后项四种主要的方案，为进一步对各项光源方案中主要光学器件进行机内测试研究，根据不同的光源方案设置不同的检验点，具体位置如图2、图3、图4所示。其中图5为单程前项方案，该方案输出光功率低，光谱变窄，基本不采用该方案，此次不做专门研究。
图2、图3、图4中分别设置3个检验点，其设置位置为d5在980nm泵浦激光器之后主要用于检测980nm泵浦激光器的运行情况，d6在铒纤之前主要检测WDM器件的运行情况，d7在隔离器之前主要检测铒纤的情况，而最后一个器件隔离器的检测靠d1与d6两个检验点的输出情况结合进行判断。
具体故障判断与检验点检测值输出的对应关系如下表所示。其中检验点检测值正常用（O）表示，输出异常用（X）表示。
Figure 301612DEST_PATH_IMAGE001
当d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在探测器；
当d3、d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在含Y波导的环圈组件；
当d2、d3、d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在耦合器；
当d1、d2、d3、d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在隔离器；
当d1、d2、d3、d4、d7检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在铒纤。
当只有d5检测点正常时，故障位置在WDM器件。
当所有检测点输出异常时，故障位置在980nm泵浦激光器。诊断为故障的器件可进行拆卸更换并进行返厂维修，返厂后的器件检测可安器件测试流程进行，测试的参数可根据器件的不同类型进行规范化设置，将损耗，波长，光谱，消光比等信号全部进行测试。
另外，设置d0检验点作为光路虚警诊断的辅助判断点，该点设置于耦合器闲置段，由于该点不予其他正常陀螺光路发生相干性，且结构及工艺简单，因此该点出现虚警的概率可忽略不计。通过检测该点，可对不正常报警做出辅助诊断与验证。具体虚警判断流程如下所示：
如实际使用过程中陀螺输出零偏与标度值正常，而d1-d7出现（X）显示则直接判断为虚警。
当d0检测点输出正常，且实际使用过程陀螺输出异常时，则判断d1、d2、d5、d6、d7各检测点的若输出异常为虚警，通过d3、d4两点的输出进行故障诊断。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，所述光纤陀螺机内光路包括耦合器，分别与耦合器通过光纤连接的光源、Y波导及探测器 ，在所述光源内部包括WDM器件，分别与WDM器件通过光纤连接的980nm泵浦激光器、铒纤，在光源内部还设有用于滤波的隔离器，其特征在于，包括如下步骤：
S1.设置以下多个检测点：
在光源与耦合器之间设置检测点d1，用于检测光源出光功率的变化；
在耦合器之后Y波导熔接点之前设置检测点d2，用于检测耦合器输出的光强变化；
在Y波导熔接点之后设置检测点d3，用于检测光纤陀螺敏感组件的输出光强；
在探测器之前设置检测点d4，用于检测到探测器之前的光路整体光强变化；
在980nm泵浦激光器之后设置检测点d5，用于检测980nm泵浦激光器的运行情况；
在铒纤之前设置检测点d6，用于检测WDM器件的运行情况；
在隔离器之前设置检测点d7，用于检测铒纤的情况；
d1与d6两个检验点的输出情况结合判断检测隔离器，
S2.根据不同检测点的输出异常或异常组合，判断故障位置：
当d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在探测器；
当d3、d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在含Y波导的环圈组件；
当d2、d3、d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在耦合器；
当d1、d2、d3、d4检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在隔离器。
2.根据权利要求1所述一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，其特征在于，所有检测点光强获取方法为通过检测点依次连接2：98耦合器，隔离器及光电转化探测器。
3.根据权利要求2所述一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，其特征在于，检测点光强低于正常值范围的15%以上则该检测点输出异常。
4.根据权利要求3所述一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，其特征在于，步骤S2中当d1、d2、d3、d4、d7检测点输出异常其他检测点正常时，故障位置在铒纤。
5.根据权利要求3所述一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，其特征在于，步骤S2中当只有d5检测点正常时，故障位置在WDM器件。
6.根据权利要求3所述一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，其特征在于，步骤S2中当所有检测点输出异常时，故障位置在980nm泵浦激光器。
7.根据权利要求3所述一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，其特征在于， d2，d3，d4三个检测点同时检测光强及偏振串音。
8.根据权利要求2所述一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，其特征在于，在耦合器闲置段设置检测点d0，当d0检测点输出正常，则判断d1、d2、d5、d6、d7各检测点的输出异常为虚警。
9.根据权利要求8所述一种高精度光纤陀螺机内光路测试方法，其特征在于，当d0检测点输出正常，且实际使用过程陀螺输出异常时，通过d3、d4两点的输出进行故障诊断。
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