CN207180703U - 一种开环光纤陀螺的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种开环光纤陀螺的测试系统，包括速率转台，该速率转台上设置有陀螺，所述陀螺上的引出插头包括陀螺电源供电端和陀螺输出端，所述陀螺电源供电端通过电源控制电路与供电电源连接，所述陀螺输出端通过信号放大电路与采集卡输出端连接，所述电源控制电路和信号放大电路与采集卡连接，所述采集卡与中控上位机连接。通过全自动过程优化了测试流程，减少了人为等待时间，提高了测试的流畅性，使管理工作变的简单化，利于实现。对于测试数据的管理和分析来说，测试数据准确无误，真实反映了产品的实际状态，提升了数据管理效率。

Description

一种开环光纤陀螺的测试系统

技术领域

本实用新型涉及开环光纤陀螺测试技术，特别的涉及一种开环光纤陀螺测试系统。

背景技术

开环光纤陀螺以其小体积、低成本、结构简单灵活而广泛用于各种战术应用领域及民用领域。光纤陀螺测试过程耗费时间较长，而在此过程中需要有人监控和操作，因此会耗费较多人力。由于需要提升测试效率保证批量生产的高效化，并能节约人力物力等因素，出现了很多新的测试要求，如光纤陀螺的不断电测试要求能长时间不间断地采集陀螺数据、光纤陀螺的断电测试要求能在一定条件下自动断电并且能够自动恢复供电、光纤陀螺的标度因数测试要求能够控制转台的转动，并且能够严格控制转台转动的频率和幅度、光纤陀螺的温度特性测试要求控制温箱的加热降温工作，以及控制温箱的升温或降温速率等。原有的测试设备和测试软件越来越不能满足当前的测试需求，因此需要通过不断的探索来开发新的光纤陀螺测试系统。

目前已有一些光纤陀螺参数采集与测试系统，如基于USB的光纤陀螺测试系统和基于RS-232的光纤陀螺测试系统等，这些测试系统虽然能够完成光纤陀螺的基本参数测试，但是都存在着一些不足之处，比如基于RS-232的光纤陀螺测试系统虽然连接简单，但是数据传输速率慢，因而使其成为高速数据传输的瓶颈；基于USB的光纤陀螺测试系统虽然可以同时解决传输速率、单位时间数据吞吐量的问题，但是其硬件电路相对比较复杂，测试数据精度低。此外，这两种测试系统还存在着另外一个不足之处：自动化程度低，要用手动控制温箱和转台，导致测试期间操作步骤比较复杂，延长了测试时间，测试结果不直观，以上这些都是目前光纤陀螺测试急需解决的问题。

鉴于此，实用新型一种新的光纤陀螺自动化测试系统，能够提高光纤陀螺性能测试效率，提高测试精度和准确度，能够更好的服务于大批量光纤陀螺的生产研制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种开环光纤陀螺的测试系统。

其采用的技术方案如下：

一种开环光纤陀螺的测试系统，包括速率转台，该速率转台上设置有陀螺，所述陀螺上的引出插头包括陀螺电源供电端和陀螺输出端，所述陀螺电源供电端通过电源控制电路与供电电源连接，所述陀螺输出端通过信号放大电路与采集卡输出端连接，所述电源控制电路和信号放大电路与采集卡连接，所述采集卡与中控上位连接；所述电源控制电路和信号控制电路分别连接至第一电源模块和第二电源模块；所述电源控制电路与第一电源模块和陀螺电源供电端分别连接用于控制陀螺的通断电，当采集卡给电源控制电路输出高电平时，电源控制电路给陀螺正常供电开始工作，当采集卡给电源控制电路输出低电平时，陀螺断电；信号放大电路的接口与陀螺输出端连接用于控制陀螺输出信号放大，当采集卡给电源控制电路输出高电平时，陀螺输出放大100倍后输出至采集卡，采集卡将输出信号处理后传给上位机，当采集卡给电源控制电路输出低电平时，陀螺输出信号不放大直接传输至采集卡，采集卡将采集到的输出信号输出至上位机。

所述通信模块为RS－232C通信单元。

所述信号放大电路包括差分运算单元和模拟开关模块，所述模拟开关模块处设置有多个模拟开关Ni，其中i≥2。

本实用新型的有益效果为：

1.通过全自动过程优化了测试流程，减少了人为等待时间，提高了测试的流畅性，使管理工作变的简单化，利于实现。

2.对于测试数据的管理和分析来说，测试数据准确无误，真实反映了产品的实际状态，提升了数据管理效率。

3.全自动测试的实现，在生产上提高了效率，解放了人力，一定程度上促使生产管理与人事管理双双共赢，生产管理工作变得更加流程化、简单化。

附图说明

图1为本实用新型的系统框架原理图；

图2为本实用新型测试模块的整体功能框图；

图3为本实用新型数据采样测试流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

参照图1至图3，本实用新型提供了一种开环光纤陀螺的测试方法，在测试之前，进行如下操作：

步骤A：对高/低/常温的测试模式进行设置，自动控制速率转台的温度达到指定值，在此变温过程中上位机命令采集卡输出低电平，给陀螺进行断电处理，当温度达到测试要求时，上位机命令采集卡输出高电平，电源通过电源控制电路给陀螺供电进行工作，此时采集卡开始接收陀螺输出数据并进行显示和同步保存；

步骤B：将速率转台预先设置为远控状态，上位机自动加载速率文件，并控制速率转台按速率文件中的速率进行一定频率的自动切换；

上述步骤操作完毕之后，执行如下步骤：

步骤1)陀螺输出数据，并根据加载速率文件判断每一采样点对应的速率转台的转速，判断采集卡端口输出的状态；

步骤2)采集卡进行采样，其采样频率以每秒3200个点进行平滑输出一个值；

步骤3)数据还原；

步骤4)数据收集并计算、保存。

在步骤1)中，若控制转台不工作或者其转速小于设定的阈值时，采集卡端口输出低电平并通过信号放大电路使信号放大100倍输出，当其转速大于等于设定的阈值时，直接进入步骤2)。

在步骤4)中，包括零偏/零偏重复性、标度因素、阈值分辨率依次进行计算，该步骤同时测16路。

本实用新型还提供了一种开环光纤陀螺的测试系统，

包括速率转台，该速率转台上设置有陀螺，所述陀螺上的引出插头包括陀螺电源供电端和陀螺输出端，所述陀螺电源供电端通过电源控制电路与供电电源接线端一连接，所述陀螺输出端通过信号放大电路与采集卡输出端连接，所述电源控制电路和信号放大电路与采集卡连接，所述采集卡与控上位机连接；所述电源控制电路和信号控制电路分别连接至第一电源模块和第二电源模块；所述电源控制电路与第一电源模块和陀螺电源供电端分别连接用于控制陀螺的通断电，当采集卡给电源控制电路输出高电平时，电源控制电路给陀螺正常供电，当采集卡给电源控制电路输出低电平时，陀螺断电；信号放大电路的接口与陀螺输出端连接用于控制陀螺输出信号放大，当采集卡给电源控制电路输出高电平时，陀螺输出放大100倍后输出至采集卡，采集卡将输出信号处理后传给上位机，当采集卡给电源控制电路输出低电平时，陀螺输出信号不放大直接传输至采集卡，采集卡将采集到的输出信号输出至上位机。

所述通信模块为RS－232C通信单元。

所述信号放大电路包括差分运算单元和模拟开关模块，所述模拟开关模块处设置有多个模拟开关Ni，其中i≥2。

在本实用新型中，

所述的测试模块是基于Visual Basic 2010的MFC设计。该测试模块的功能主要包括主窗口(选择测试子项)、数据处理、外围设备自动化控制三部分。其整体功能框图如图1所示：

所述采集卡采用16通道数据进行同时采集，因此采取多线程的方式，利用互斥对象实现线程同步。每个线程函数中调用不同的NI DAQmx API函数等进行采集任务的建立/删除，采集频率、通道、最大限额、输出方式的设定。PCI 6220 不仅用于采集陀螺数据，也需要利用数字I/O接口输出高低电平控制放大电路和电源开关电路。

在采集陀螺较小的信号前，必须对小信号进行滤波放大，本实用新型的信号放大电路主要利用差分运放和模拟开关来实现这一功能：例如，当转台速率＜ 15°时，陀螺输出信号较小，信号需要经过运算放大器放大，此时模拟开关N1 打开，放大信号输出；当转台速率＞15°时，输出信号较大不经过放大电路直接通过模拟开关N2输出。

由于开环光纤陀螺的测试输出在20uV～2V之间，要保证能采集到最小的零偏信号，要求采集卡在±2V的量程下的分辨率必须是10uV以下,由于PCI6220 的最大分辨率为61uV，因此采集卡无法满足采集20uV左右的小信号。因此，为了解决上述问题，5)电源控制电路的设计。电源控制电路是接到陀螺的电源端之前，用来控制陀螺开断电的电路。陀螺断电的判定条件是：(1)陀螺电源供电端电流异常；(2)测标度因数重复性时需要中途断电。当两个条件有一个满足时，陀螺自动断电。完成自动断电功能的电路主要利用继电器和一个与门器件。与门的两个输出端一端接采集卡的数字输出端口，一端接电流传感器的输出端。当陀螺电源供电端端电流正常、需要陀螺带电测试中，采集卡的数字输出端与电流传感器输出端均输出高电平，与门输出高电平，电源端正常给陀螺供+5V,当电流异常或测试过程需要断电时，与门一端输出为低电平，输出为低电平，陀螺供电端断开。

具体工作时，首先对高/低/常温的测试模式进行设置，自动控制速率转台的温度达到指定值。在此变温过程中上位机命令采集卡输出低电平，给陀螺进行断电处理。当温度达到测试要求时，上位机命令采集卡输出高电平，给陀螺正常供电开始工作，此时采集卡开始接收陀螺输出数据并进行显示和同步保存。在测试过程中，根据实际性能参数的测试要求对转台进行控制，因此需要在测试之前对速率文件进行加载，将转台设置为远控状态。当需要转台工作时，测试模块根据 RS-232通讯协议给转台发指令控制转台工作，并根据转台速率值大小进行判定：当转台不工作或者在较小速率下工作时，采集卡输出低电平控制信号放大电路使陀螺原始输出信号放大100倍再输出；当转台速率较大时，信号不放大直接输出。当采样点达到指定数量时，打包进行某一性能参数的计算，得到计算结果，然后继续进行数据采集，采样点数量达到一定数量时进行下一个性能指标的计算。当一轮指标值算好后，转换温箱温度，进行高/低/常温的切换，开始进行另一温度点下的测试，直到高/低/常温下所有的指标算完为止。

Claims (2)

1.一种开环光纤陀螺的测试系统，其特征在于，

包括速率转台，该速率转台上设置有陀螺，所述陀螺上的引出插头包括陀螺电源供电端和陀螺输出端，所述陀螺电源供电端通过电源控制电路与供电电源连接，所述陀螺输出端通过信号放大电路与采集卡输出端连接，所述电源控制电路和信号放大电路与采集卡连接，所述采集卡与中控上位机连接；所述电源控制电路和信号控制电路分别连接至第一电源模块和第二电源模块；所述电源控制电路与第一电源模块和陀螺电源供电端分别连接用于控制陀螺的通断电，当采集卡给电源控制电路输出高电平时，电源控制电路给陀螺正常供电开始工作，当采集卡给电源控制电路输出低电平时，陀螺断电；信号放大电路的接口与陀螺输出端连接用于控制陀螺输出信号放大，当采集卡给电源控制电路输出高电平时，陀螺输出放大100倍后输出至采集卡，采集卡将输出信号处理后传给上位机，当采集卡给电源控制电路输出低电平时，陀螺输出信号不放大直接传输至采集卡，采集卡将采集到的输出信号输出至上位机。

2.根据权利要求1所述的开环光纤陀螺的测试系统，其特征在于，所述信号放大电路包括差分运算单元和模拟开关模块，所述模拟开关模块处设置有多个模拟开关Ni，其中i≥2。