CN209623725U - 一种光纤线圈动态仿真测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光纤线圈动态仿真测试装置，包括高低温箱(2)、光纤线圈筛选系统(3)、采集板(5)和上位机(6)，所述的高低温箱(2)用于固定光纤线圈(1)，所述的光纤线圈筛选系统(3)接收干涉光信号，并以数字形式输出光纤线圈敏感的角速率信号，所述的装置还包括相位动态仿真器(4)，所述的相位动态仿真器(4)与光纤线圈筛选系统(3)的阶梯波发生器连接，用于生成动态相位。与现有技术相比，本实用新型一次温度循环可以得出温度‑标度二维曲线以及温度‑零偏二维曲线，测试过程无需人员干预，更重要的是测试过程中不需要使用带转台的高低温箱，有效的节省资源并提高测试效率。

Description

一种光纤线圈动态仿真测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种光纤线圈测试装置，尤其是涉及一种光纤线圈动态仿真测试装置。

背景技术

光纤陀螺仪是一种角速率传感器，广泛应用于惯性导航领域，是目前用于确定运动体空间运动姿态的主要传感器。光纤陀螺工作环境非常严酷，不仅有高低温(-50℃～+75℃)的变化，还会有量级高达800°/s的高转速使用环境。光纤线圈是光纤陀螺的敏感头，也是光纤陀螺的关重件，敏感线圈对干涉型光纤陀螺性能的影响是多方面的，所以，光纤线圈的所能达到的精度直接决定光纤陀螺的使用精度。故在光纤线圈的生产过程中，每一只光纤线圈均需要开展比光纤陀螺使用环境更严酷的高低温的静态测试和高低温动态测试，综合评价光纤线圈的性能，为后续光纤陀螺的使用提供基础。

当前采取的方法一般是先对光纤线圈在带大理石的高低温箱内进行全温(-50℃～+75℃)的梯度静态零偏测试，然后在带转台的高低温箱内进行全温(-50℃～+75℃)的梯度动态标度(±speed°/s)测试。完成之后对光纤线圈进行分析，并代入标度的温度补偿模型，经过模拟补偿，评测光纤线圈是否能达到指定指标。该方法需要对全温的静态测试和动态测试分别开展，且所用的设备不同，工作人员需要在两次之间对评价系统进行更换，效率较低，设备需求高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光纤线圈动态仿真测试装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种光纤线圈动态仿真测试装置，包括高低温箱、光纤线圈筛选系统、采集板和上位机，所述的高低温箱用于固定光纤线圈，所述的光纤线圈筛选系统接收干涉光信号，并以数字形式输出光纤线圈敏感的角速率信号，所述的装置还包括相位动态仿真器，所述的相位动态仿真器与光纤线圈筛选系统的阶梯波发生器连接，用于生成动态相位。

所述的高低温箱中设有固定平台。

所述的平台为大理石平台。

所述的高低温箱为KTSE-715THS+3R设备。

所述的相位动态仿真器采用FPGA作为核心处理器。

所述的高低温箱中设有温度传感器。

与现有技术相比，本实用新型一次温度循环可以得出温度-标度二维曲线以及温度-零偏二维曲线，测试过程无需人员干预，更重要的是测试过程中不需要使用带转台的高低温箱，有效的节省资源并提高测试效率。

附图说明

图1为本实施例相位动态仿真器在装置中施加位置示意图；

图2为本实施例装置结构示意图；

图3为本实施例温度-标度动态特性二维曲线；

图4为本实施例温度-零偏静态特性二维曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

一种光纤线圈动态仿真测试装置，包括高低温箱2、光纤线圈筛选系统3、采集板5和上位机6，高低温箱2用于固定光纤线圈1，光纤线圈筛选系统3接收干涉光信号，并以数字形式输出光纤线圈敏感的角速率信号，装置还包括相位动态仿真器4，相位动态仿真器4与光纤线圈筛选系统3的阶梯波发生器连接，用于生成动态相位。

高低温箱2中设有固定不动的大理石平台。

相位动态仿真器4采用FPGA作为核心处理器。

高低温箱2中设有温度传感器。

高低温箱2的变温率为1℃/min。

采用装置进行动态仿真测试包括以下流程：将光纤线圈1固定在高低温箱2内，光纤线圈筛选系统3固定在高低温箱2外，在光纤线圈筛选系统3的阶梯波发生器位置施加相位动态仿真器4信号，通过D/A转换，将动态模型变换成电压信号施加到光纤线圈筛选系统3的Y波导的两电极，在光纤线圈1的下一个周期将敏感到的相位差通过Y波导进行干涉时，将会累加上一周期施加的相位动态仿真器4信号，含有相位动态仿真器4信号的光信号经过光纤线圈筛选系统3的探测器转换为电信号，该电信号经过前置放大器后，进入A/D转换器转换为数字信号，并在数字逻辑电路内由数字解调器解调，获得闭环补偿后的相位误差信号，该相位误差信号经过数字积分后作为输出信号，采集板5将输出信号发送给上位机6，一个全温循环后，上位机6对所有的数据进行最小二乘法拟合，得出温度-标度动态特性二维曲线以及温度-零偏静态特性二维曲线。

一个具体案例步骤如下：

1)在FPGA的软件流程中，在Y波导的相位调制器端加入+speed°/s、0°/s、-speed°/s速率相对应的相位动态仿真器，仿真器在三个速率点的持续时间均为t；(speed可以是0.1～800之间的任意速率值，t为大于1s小于120s的任意时间)

2)将带有仿真器的软件烧写到光纤线圈筛选系统3的FPGA内；

3)将光纤线圈1固定在带大理石平台的高低温箱2内，光纤线圈筛选系统3固定在高低温箱2外面适当位置，温箱-50℃～+75℃；

4)采集板5将光纤线圈筛选系统3输出的值数据采集，并经由采集板5的数据处理模块整合后转发给上位机6；

5)经过一个全温循环后，将多次循环采集的+speed°/s、0°/s、-speed °/s相对应的t时间内的值求平均，速率+speed°/s、-speed °/s相对应的值拟合分析求出标度因数并形成与温度相关的二维曲线，可自动求出标度因数全温相对偏差；速率0°/s相对应的值自动求出零偏并形成与温度相关的二维曲线，可自动求出全温零偏稳定性及全温零偏曲线。

仿真测试综合评估情况如下：

测试使用带大理石平台的温控箱为KSON公司的型号为“KTSE-715THS+3R”的设备，光纤线圈筛选系统自制的编号“L07-SHXT003”设备，采集板为自制的编号为“201808FZ0585”设备，上位机为自制的“光纤陀螺测试平台V3.7”版本。

按图2结构进行连接，运行采集系统及温箱，采用最小二乘法的方法拟合出温度-标度动态特性二维曲线(图3)以及温度-零偏静态特性二维曲线(图4)。如图3所示，横轴为温度值，纵轴为各温度点标度值，测试温度范围从-50℃到+75℃，通过图可以看出全温范围内标度因数的变化趋势及全温相对偏差。如图4所示，横轴为温度值，纵轴为各温度点零偏值，测试温度范围从-50℃到+75℃，通过图可以看出全温零偏变化趋势及全温零偏离散度。这两个图可以有效的评估光纤环的综合特性，并与后续光纤陀螺装配后的综合误差进行对比，可以提炼出其他环节对光纤陀螺的影响。

Claims (6)

1.一种光纤线圈动态仿真测试装置，包括高低温箱(2)、光纤线圈筛选系统(3)、采集板(5)和上位机(6)，所述的高低温箱(2)用于固定光纤线圈(1)，所述的光纤线圈筛选系统(3)接收干涉光信号，并并以数字形式输出光纤线圈敏感的角速率信号，其特征在于，所述的装置还包括相位动态仿真器(4)，所述的相位动态仿真器(4)与光纤线圈筛选系统(3)的阶梯波发生器连接，用于生成动态相位。

2.根据权利要求1所述的一种光纤线圈动态仿真测试装置，其特征在于，所述的高低温箱(2)中设有固定平台。

3.根据权利要求2所述的一种光纤线圈动态仿真测试装置，其特征在于，所述的平台为大理石平台。

4.根据权利要求1所述的一种光纤线圈动态仿真测试装置，其特征在于，所述的高低温箱(2)为KTSE-715THS+3R设备。

5.根据权利要求1所述的一种光纤线圈动态仿真测试装置，其特征在于，所述的相位动态仿真器(4)采用FPGA作为核心处理器。

6.根据权利要求1所述的一种光纤线圈动态仿真测试装置，其特征在于，所述的高低温箱(2)中设有温度传感器。