[發明專利]一種光纖陀螺用檢測電路板噪聲特性測試方法

有效

• 申請號: 201710325829.2
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107153139B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 郭建華;李敏;楊慧
• 申請（專利權）人: 北京計算機技術及應用研究所
• 主分類號: G01R29/26
• 分類號: G01R29/26;G01R31/28;G01C25/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉東升

1.一種光纖陀螺用檢測電路板噪聲特性測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

第1步：搭建檢測電路板測試系統

該系統包括：直流穩壓電源(1)、待測檢測電路板(2)、測試設備(3)和測試計算機(4)，該系統中，在直流穩壓電源(1)供電的條件下，待測檢測電路板(2)將空載時內部前置放大濾波模塊的噪聲信號通過內部A/D轉換模塊轉換為數字噪聲信號，然后經內部數字信號處理模塊解調出噪聲數據，最后通過內部數字通信模塊發送給測試設備(3)，測試設備(3)將噪聲數據轉發到測試計算機(4)，測試計算機(4)接收測試得到的解調數據；

第2步：設定噪聲解調周期T

待測檢測電路板(2)的噪聲解調周期與光纖陀螺的解調周期相同，設光纖陀螺使用的光纖環長度為L，光纖陀螺的解調周期為其光纖環渡越時間τ的2倍，光纖環的渡越時間由公式(1)表示，待測檢測電路板(2)噪聲解調周期T也為光纖陀螺的光纖環渡越時間的2倍，由公式(2)計算得到；

其中，n代表光纖的折射率為1.54，L代表光纖陀螺光纖環長度，c代表真空中的光速，τ表示光纖陀螺用光纖環的渡越時間；

第3步：利用待測檢測電路板(2)的數字信號處理模塊實現噪聲數據的差分解調，得到噪聲原始數據；

具體方法如下：

數字信號處理模塊產生A/D轉換模塊需要的采樣時鐘，周期為t_AD，t_AD＝T/2N，N為大于1的正整數，對檢測電路板的前置濾波放大模塊空載信號數據進行采樣，將噪聲解調周期平分為2個半周期，其中第一個半周期為正半周期、另一個半周期為負半周期，在正半周期共采樣N次，選取其中的k個數據進行累加，0<k<N，采用公式(3)得到D₊；同樣，負半周期選取同樣位置的k個采樣數據，累加得到D_-，按照公式(4)計算得到一個噪聲解調周期內的噪聲數據ΔD；

ΔD＝D₊-D_-(4)

其中，k為周期選取的采樣數據個數，Di為第i個采樣數據，D₊是解調正半周期k個數據累積和，D_-為解調負半周期k個數據累積和，ΔD是一個噪聲解調周期內的噪聲數據；

設檢測電路板的數字通信模塊的通信周期為N’，將通信周期內的m個噪聲解調周期的噪聲數據ΔD₁、ΔD₂、ΔD₃、﹒﹒﹒、ΔD_m進行累積，用公式(5)得到累積的噪聲原始數據ΔD_C，通過數字通信模塊發送到測試計算機，m＝N’/T；

其中，ΔD_i是一個通信周期內，第i個噪聲解調周期的噪聲數據，ΔD_C是一個通信周期累積到的噪聲原始數據；

第4步：分析所述噪聲原始數據，評價前置濾波放大模塊的輸出特性；

設測試時間為t，1秒內共采集到噪聲原始數據個數為M，組成的數據集合為{ΔD_Ci，i＝1，2，3，…，M}，求第i秒的M個數據的均值為ΔD_Ci，按照公式(6)計算t秒測試時間內的測試數據均值按照公式(7)計算t個數據的標準差ΔD_CM；

其中，t是測試時間，ΔD_Ci是1秒內噪聲原始數據的均值，是測試時間t內噪聲測試數據的均值，ΔD_CM是t內噪聲測試數據的標準差；

用ΔD_CM的大小評價檢測電路板前置濾波放大模塊的噪聲特性；設置噪聲均值和標準差ΔD_CM的參考值范圍，對檢測電路板的前置濾波放大模塊噪聲特性是否滿足要求進行評價；

第5步：設置方波信號，測試待測檢測電路板(2)的綜合噪聲特性

把待測檢測電路板(2)內部的D/A驅動輸出模塊與前置濾波放大模塊的輸入端連接，通過待測檢測電路板(2)的數字信號處理模塊，產生周期為T的方波信號，將該方波信號疊加到D/A輸出驅動模塊的噪聲一起輸入到前置放大濾波模塊；

重復第3步，按照第4步中公式(7)計算噪聲解調數據的標準差，然后設置標準差ΔD_CM的參考值范圍，對待測檢測電路板2的噪聲特性是否滿足要求進行評價。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第4步中，若需要考核解調數據10秒噪聲特性，則按照公式(8)、(9)分別計算10秒解調數據的均值和標準差，用與1s數據處理相同的方法進行評價；

其中，t是測試時間，ΔD_CTi是10秒內噪聲原始數據的均值，是測試時間t內噪聲測試數據的均值，ΔD_CTM是t內噪聲10秒測試數據的標準差。