[發明專利]基于自準直指零儀和光纖陀螺的測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201811535731.0
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109405851B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 黃騰超;牟家鵬;張紅亮;楊建華;車雙良;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: 林松海

本發明公開了一種基于自準直指零儀和光纖陀螺的測試裝置及測試方法。測試裝置包括自準直指零儀、角速率/角度敏感模塊和上位機，自準直指零儀和角速率/角度敏感模塊分別與上位機相連接；自準直指零儀包括光源、第一狹縫、分光鏡、第二狹縫、聚焦透鏡、平面反射鏡、光電探測器、AD數據采集模塊。本發明基于光纖陀螺敏感外部的角速度信息，實現對角度/角速度的測量，然后根據自準直指零儀在給定零位處產生的指零信號實現光纖陀螺測量過程中的360°圓周誤差的自封閉以及標度因數的標定和實時校正，可以實現360°圓周誤差的自封閉清零，同時在標度因數的實時校正過程中保證光纖陀螺標度因數的準確性，提升了在長時間、大角度情況下的測量精度。

技術領域

本發明涉及測試裝置，尤其涉及一種基于自準直指零儀和光纖陀螺的角速度/角度測試裝置。

背景技術

光纖陀螺是一種全固態慣性傳感器件，其技術水平很大程度上影響著慣性技術的發展。與傳統的機械陀螺相比，光纖陀螺作為一種基于干涉原理的全光學傳感器，它具有啟動速度快、動態范圍廣、抗沖擊能力強、精度和靈敏度高等優點。但在實際應用中，光纖陀螺在每次使用前都需要有一個角度/角速度發生裝置（例如：轉臺）對其標度因數進行標定，這就對光纖陀螺的使用造成了一定的限制。同時，標定后的標度因數會隨著時間發生漂移，標度因數的漂移導致的標度因數的誤差就會反映在角度/角速度測量精度上。此外，由于光纖陀螺自身存在零偏和漂移，隨著測量時間的延長和被測角度/角速度的增大，光纖陀螺測量結果的累計誤差不斷增大，這樣勢必造成測量精度的降低，難以滿足長時間、大角度和高精度的需求。

自準直指零儀的主要作用是瞄準，它可以在高速旋轉測量的過程中，在給定的零位處產生一個指零脈沖，通過指零脈沖就可以實現360°圓周的自封閉。

發明內容

為了克服現有技術中的不足，本發明提供了一種基于自準直指零儀和光纖陀螺的測試裝置。

一種基于自準直指零儀和光纖陀螺的測試裝置，包括自準直指零儀、角速率/角度敏感模塊和上位機，自準直指零儀和角速率/角度敏感模塊分別與上位機相連接；所述的自準直指零儀包括光源、第一狹縫、分光鏡、第二狹縫、聚焦透鏡、平面反射鏡、光電探測器、AD數據采集模塊，光源、第一狹縫、分光鏡、聚焦透鏡、平面反射鏡沿著光軸方向從左往右順次安裝，光源安裝在聚焦透鏡的焦點位置，光電探測器安裝在分光鏡左邊的聚焦透鏡的等效焦點位置，AD數據采集模塊的輸入端與光電探測器相連，輸出端連接到上位機，平面反射鏡安裝在角速率/角度敏感模塊上，隨角速率/角度敏感模塊轉動。

所述的光源為He-Ne激光器。

所述的角速率/角度敏感模塊包括充放電電池組、電平轉換電路、傾角傳感器、信號采集板、光纖陀螺、WIFI串口服務器，充放電電池組與電平轉換電路連接，電平轉換電路分別給傾角傳感器、光纖陀螺和信號采集板供電，信號采集板分別與光纖陀螺和傾角傳感器相連實現數據通訊。

所述的信號采集板通過數據線與上位機實現互聯。

所述的角速率/角度敏感模塊進一步設有WIFI串口服務器，所述的信號采集板通過WIFI串口服務器與上位機實現無線互聯。

所述的光纖陀螺為去偏光纖陀螺。

所述的角速率/角度敏感模塊進一步設有朝陽電源，用于輸入外接電源，朝陽電源分別與充放電電池組、電平轉換電路連接。

一種采用所述的裝置的測試方法，測試開始時，上位機同步采集自準直指零儀產生的指零信號和角速率/角度敏感模塊產生的陀螺角增量數據和傾角數據，測量過程分為如下兩步：

1）陀螺自標定；開始測量前，先讓角速率/角度敏感模塊轉動，轉動量大于1周，直到采集到兩個指零信號為止，將兩個指零信號之間的陀螺角增量數據進行累加并記為M，將所測陀螺累加值M代入方程K= M/360得到陀螺的初始標度因數，記為K₁；