CN209857910U - 一种全温快速启动光纤陀螺 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种全温快速启动光纤陀螺，包括光路部分和电路部分，电路部分包括FPGA(8)、DAC(9)、温度传感器(14)和光源驱动电路(12)，所述的光源驱动电路(12)与光路部分连接，所述的FPGA(8)与DAC(9)和温度传感器(14)分别连接，所述的光纤陀螺还包括与FPGA(8)、DAC(9)和光源驱动电路(12)分别连接的多通道SPI DAC(11)，所述的多通道SPI DAC(11)为DAC(9)提供基准电压，所述的FPGA(8)控制多通道SPI DAC(11)的输出电压值并传送给光源驱动电路(12)，从而改变光源驱动电路(12)的输出光功率。与现有技术相比，可以满足光纤陀螺在全温条件下2s以内快速启动性能。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤陀螺领域，涉及一种光纤陀螺启动装置，尤其是涉及一种全温快速启动光纤陀螺。
背景技术
陀螺仪是一种角速率传感器，是敏感相对惯性空间角运动的装置，是目前用于确定运动体空间运动姿态的主要传感器。可应用于海陆空天等各种领域。然而由于光纤陀螺应用环境的严酷苛刻，应用环境包括低温-40℃以及高温60℃。传统光纤陀螺光源通常采用恒流驱动，在高低温条件下，光纤陀螺开机启动时光功率受初始温度影响变化剧烈，存在光功率输出过大引起探测器饱和或者光功率过小信噪比较差的情况，光纤陀螺光源必须满足能够提供足够大的光功率才能启动，因此传统光纤陀螺无法满足光纤陀螺全温条件下小于2s的快速启动需求。因此急需开发一种适应全温-40℃～60℃范围内小于2s快速启动的光纤陀螺。
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全温快速启动光纤陀螺。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种全温快速启动光纤陀螺，包括光路部分和电路部分，电路部分包括FPGA、DAC、温度传感器和光源驱动电路，所述的光源驱动电路与光路部分连接，所述的FPGA与DAC和温度传感器分别连接，所述的光纤陀螺还包括与FPGA、DAC和光源驱动电路分别连接的多通道SPI DAC，所述的多通道SPI DAC为DAC提供基准电压，所述的FPGA根据温度传感器的输出信号，控制多通道SPI DAC的输出电压值并传送给光源驱动电路。
所述的温度传感器包括热敏电阻。
所述的多通道SPI DAC为DAC8165芯片。
所述的DAC8165芯片为TSSOP-16封装。
所述的光纤环的绕制结构为四级对称结构。
所述的光纤环为由保偏光纤烧制而成的光纤环。
所述的恒光功率通过标定测量得到。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)全温快速启动光纤陀螺适应全温-40℃～60℃范围内小于2s的快速启动。
(2)多通道SPI DAC为DAC8165芯片，DAC8165芯片为16位4通道，使用方便，易于操作。
(3)温度传感器为热敏电阻，成本低、灵敏度高，体积小，响应时间快。
(4)光纤环的绕制结构为四级对称结构，由于该结构完全对称，可以使外界干扰相互抵消，从而使测量结果更准确。
(5)光纤环使用的保偏光纤可提高相干信噪比，实现物理量的高精度测量。
(6)DAC8165芯片采用TSSOP-16封装，可以使体积更小。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
附图标记：
1为光源；2为耦合器；3为Y波导；4为光纤环；5为探测器；6为前放电路；7为ADC；8为FPGA；9为DAC；10为后放电路；11为多通道SPI DAC；12为光源驱动电路；13为光源温控电路；14为温度传感器。
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
如图1所示，本实施例光路部分由光源1、耦合器2、Y波导3、光纤环4、探测器5组合。电路部分光源板由光源驱动电路12和光源温控电路13组成。探测板由前放电路6、模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)7、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGate Array，FPGA)8、数模转换器(Digital-to-Analog，DAC)9、后放电路10、串行外设接口数模转换器(Serial Peripheral Interface Digital-to-Analog，SPI DAC)、温度传感器14组成。与传统光纤陀螺不同的是，SPI DAC为多通道SPI DAC 11，除了用于为DAC 9提供基准电压，还输出一路电压信号连接至光源驱动电路。由FPGA 8控制多通道SPI DAC 11输出不同的电压值，可以控制光源驱动电路12输出不同的电流值，改变光源输出光功率。
在低温开机启动时，光源管芯温度较低，开机启动时光功率比常温情况下大很多。FPGA 8接收温度传感器数据，根据温度数据判定为低温环境，就控制多通道SPI DAC 11输出较小的电压值信号，光源驱动电路12送给光源的电流信号就较小，避免低温环境开机光源产生非常大的光功率。
在高温开机启动时，光源管芯温度较高，开机启动时光功率比常温情况下小很多。FPGA 8接收温度传感器数据，根据温度数据判定为高温环境，就控制多通道SPI DAC 11输出较大的电压值信号，光源驱动电路12送给光源的电流信号就较大，避免高温环境开机光源产生非常小的光功率。
通过事先标定测量，可以对光源不同温度环境下开机功率进行补偿达到恒光功率控制，满足光纤陀螺在全温条件下2s以内快速启动性能。
全温指-40℃～60℃，快速限定速度在2s以内。
本实用新型还可通过AD检测光功率进行恒光功率控制。
本实用新型还可通过耦合器空头检测光功率进行恒光功率控制。
多通道SPI DAC 11为DAC8165芯片，DAC8165芯片为16位4通道，使用方便，易于操作，采用TSSOP-16封装，可以使体积更小，大约为5.2mm*7mm。
温度传感器14为热敏电阻。
光纤环4的绕制结构为四级对称结构。
光纤环4为由保偏光纤烧制而成的光纤环。
温度传感器14为热敏电阻，成本低、灵敏度高，体积小，响应时间快。
光纤环的绕制结构为四级对称结构，由于该结构完全对称，可以使外界干扰相互抵消，从而使测量结果更准确。
光纤环使用的保偏光纤可提高相干信噪比，实现物理量的高精度测量。
使用全温快速启动光纤陀螺进行全温快速启动的方法，该方法包括以下流程：
对光纤陀螺进行开机操作；
温度传感器14采集周围温度数据传递给FPGA 8；
FPGA 8判定当前环境温度，若判定结果为低温，则控制多通道SPI DAC 11输出低电压给光源驱动电路12，若判定结果为高温，则控制多通道SPI DAC 11输出高电压给光源驱动电路12；
光源功率达到恒光功率，光纤陀螺启动。
Claims (6)
1.一种全温快速启动光纤陀螺，包括光路部分和电路部分，电路部分包括FPGA(8)、DAC(9)、温度传感器(14)和光源驱动电路(12)，所述的光源驱动电路(12)与光路部分连接，所述的FPGA(8)与DAC(9)和温度传感器(14)分别连接，其特征在于，所述的光纤陀螺还包括与FPGA(8)、DAC(9)和光源驱动电路(12)分别连接的多通道SPIDAC(11)，所述的多通道SPIDAC(11)为DAC(9)提供基准电压，所述的FPGA(8)根据温度传感器(14)的输出信号，控制多通道SPIDAC(11)的输出电压值并传送给光源驱动电路(12)。
2.根据权利要求1所述的一种全温快速启动光纤陀螺，其特征在于，所述的温度传感器(14)包括热敏电阻。
3.根据权利要求1所述的一种全温快速启动光纤陀螺，其特征在于，所述的多通道SPIDAC为DAC8165芯片。
4.根据权利要求3所述的一种全温快速启动光纤陀螺，其特征在于，所述的DAC8165芯片为TSSOP-16封装。
5.根据权利要求1所述的一种全温快速启动光纤陀螺，其特征在于，所述的光路部分的光纤环(4)的绕制结构为四级对称结构。
6.根据权利要求1所述的一种全温快速启动光纤陀螺，其特征在于，所述的光路部分的光纤环(4)为由保偏光纤烧制而成的光纤环。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201920415287.2U CN209857910U (zh) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 一种全温快速启动光纤陀螺 |
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| CN209857910U true CN209857910U (zh) | 2019-12-27 |
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Country Status (1)
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2019
- 2019-03-28 CN CN201920415287.2U patent/CN209857910U/zh active Active
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