[發明專利]一種光纖陀螺反饋回路性能測試方法及裝置

有效

• 申請號: 201610932950.7
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106643791B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 陳杏藩;畢然;劉承;舒曉武
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種光纖陀螺反饋回路性能測試方法及裝置。光纖陀螺的主控芯片周期性地對內部Y波導相位調制器進行相位控制，并實時同步采集光纖陀螺中Y波導相位調制器兩臂光束的干涉光強數字信號，通過數據處理算法對采集的干涉光強數字信號數據進行處理，獲得光纖陀螺反饋回路性能參數，根據其性能對進行補償；測試裝置連接在光纖陀螺無光纖環部分的兩輸出端，包括測試耦合器、探測器、模數轉換器、數字信號處理芯片和標準信號源。本發明方法為在線測試，可用于光纖陀螺生產過程中階段性檢查以及光纖陀螺標度因數性能提升，方法簡單可靠，為光纖陀螺標度因數非線性、不對稱性、重復性改進提供基礎。

技術領域

本發明涉及光纖陀螺反饋回路性能測試方法及裝置，主要用于光纖陀螺標度因數性能提升，方法簡單可靠，測量精度高。

背景技術

光纖陀螺是一種敏感角速率的光纖傳感器，具有無運動部件、工藝簡單、精度覆蓋面廣、動態范圍大、啟動快、壽命長、抗沖擊、耐過載等優點。光纖陀螺在航空、航天、航海和兵器等軍用領域具有廣闊的發展前景，引起世界各國的關注。進入21世紀后，光纖陀螺已成為慣性測量和制導領域的主流儀表之一。

光纖陀螺的主要性能指標大致可以分為五大類：零偏、隨機游走、標定因數、動態范圍和帶寬。影響光纖陀螺標度因數的因素除光纖環參數(光纖環直徑、光纖長度等)，還包括Y波導調制器參數(半波電壓、電極長度、電極寬度、折射率等)和數字電路參數(DA轉換函數、調制電路增益等)?？蓪底蛛娐芳癥波導相位調制器視為反饋回路，其作用是實時補償Sagnac相位差，因此反饋回路性能直接影響了光纖陀螺性能。

閉環方式是通過控制相位調制器，在光纖敏感環上添加能夠補償相向兩束光波轉動相位差的補償信號，使得干涉光波之間的總相位差始終為常值。測量滿足這一條件所引入的非互易相位差作為光纖陀螺的輸出。

閉環光纖陀螺的標度因數可表示為，

式中，λ為真空中的波長，c為真空中光速，L為光纖長度，L＝NπD，D為線圈直徑，N為光纖匝數，k為反饋回路增益，K_SF即為光纖陀螺的標度因數。其中反饋回路增益k性能主要分為非線性、不對稱性、重復性。

受限于光纖陀螺電路及Y波導加工工藝，光纖陀螺反饋回路增益必定存在以上非線性、不對稱性、重復性等性能。對于不同的成品光纖陀螺，其以上三個性能均有所不同。盡管可以通過調制增益反饋的方法對以上三個性能進行優化，但仍存在非線性、不對稱性、重復性。針對高精度光纖陀螺，對于其在特定適用范圍，特別是溫度變化的情況下，其反饋回路增益的非線性、不對稱性、 重復性也會發生變化。同時光纖陀螺雖然也會針對以上性能進行測試，但該測試是從整體系統的角度出發，包含了多種因素，不能就反饋回路性能進行描述和評估。

發明內容

針對現有光纖陀螺反饋回路性能測試存在其他干擾因素的問題，并為篩選和提高光纖陀螺反饋回路提供參考，本發明的目的在于提供一種光纖陀螺反饋回路性能測試方法及裝置。

本發明的技術方案是：

一、一種光纖陀螺反饋回路性能測試方法：

光纖陀螺的主控芯片周期性地對內部Y波導相位調制器進行相位控制，并實時同步采集光纖陀螺中Y波導相位調制器兩臂光束的干涉光強數字信號，通過數據處理算法對采集的干涉光強數字信號數據進行處理，獲得光纖陀螺反饋回路性能參數。

所述的光纖陀螺的主控芯片周期性地對內部Y波導相位調制器進行相位控制具體采用以下方式：主控芯片經數模轉換器輸出反饋信號到Y波導相位調制器，主控芯片輸出到數模轉換器的信號遍歷整個數模轉換器輸出范圍進行變化，遍歷循環50次以上。具有優選的可以使由0遞增到最大值，再遞減到0，并重復以上循環50次以上。