专利名称：光纤陀螺磁场-温度灵敏度测试方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤陀螺磁场-温度灵敏度测试方法。
背景技术：
光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的光纤角速度传感器。光纤陀螺的磁场和 温度是影响光纤陀螺输出精度的两个重要因素。由于磁光效应，光纤陀螺产生 与磁场有关的附加非互易相位差，此相位差随着外界磁场大小及方向的变化而 变化，降低了光纤陀螺的零偏稳定性，直接影响了陀螺的精度。由于温度的Shupe 效应，沿光纤线圈存在时变得温度梯度，光纤线圈每一点的折射率随时间变化， 因此两束光波经过光纤线圈后由于温度引起的相位变化不同，因此有零位漂移 的情况出现。
目前国内虽有研究和评价温度效应的相关设备，但在研究光纤陀螺磁场和 磁场-温度综合评价系统方面，没有专用的测试方法和设备，给实验和研究带来 了极大的不便。本专利提供了一种光纤陀螺磁场-温度灵敏度测试方法，能非常 方便地测试磁场，温度和磁场-温度的变化对光纤陀螺输出的影响，从而加速了 光纤陀螺磁场、温度和磁场-温度性能的研究及评测，为以后确定磁场-温度对陀 螺的影响关系，建立数学模型，并对光纤陀螺的磁场-温度补偿打下了良好坚实 的基础。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种光纤陀螺磁场-温度性能测
试方法o
光纤陀螺磁场-温度性能的测试方法包括以下步骤
1) 将光纤陀螺水平放置于测试平台，计算机采集光纤陀螺静态时输出；
2) 加磁场，使光纤陀螺处于径向磁场作用下；
3) 控制光纤陀螺在磁场中匀速转动；
4) 通过霍尔传感器测量磁场强度，计算机采集光纤陀螺各个方向的径向磁场 作用下的输出；
5) 测试一段时间后，光纤陀螺停止转动，光纤陀螺由垂直水平面方向转过 90度，此时，光纤陀螺处于轴向磁场作用下；
6) 按照步骤3)、步骤4)，计算机采集光纤陀螺各个方向的轴向磁场作用下 的输出，关磁场；7) 通过半导体制冷器控制光纤陀螺工作温度为0。C 60。C ;
8) 通过温度传感器实时测试温度值，计算机采集光纤陀螺在不同温度环境下 的输出；
9) 按照步骤2)、步骤3)、步骤7)、步骤8)，测试径向磁场和温度共同作用 下，光纤陀螺的输出。
10) 按照步骤5)、步骤7)、步骤8)，测试轴向磁场和温度共同作用下，光 纤陀螺的输出。
所述的加磁场是将光纤陀螺置于Helmholtz线圈中，由Helmholtz线圈提供 位于线圈中心处的匀强磁场，通过改变直流稳恒电源的电流来控制匀强磁场的 大小，通过改变电源的极性来改变磁场的方向。
所述控制光纤陀螺在磁场中匀速转动是通过步进电机实现，步进电机转过^ 角度，陀螺也转过相应的角度e，以此控制陀螺的角度位置。
所述通过霍尔传感器测量磁场强度是使用一个电机带动霍尔传感器转动， 测得的磁场最大值即为磁场强度。
本发明与现有技术相比具有的有益效果(1)此测试方法能够测试光纤陀 螺径向磁场灵敏度，评价径向磁场作用下的光纤陀螺零偏稳定性，填补了国内 此项研究的空白；(2)此测试方法能应用于测试光纤陀螺轴向磁场敏感特性和 温度特性。
附图为光纤陀螺磁场-温度性能测试方法的原理示意图，图中l.光纤陀螺 2.半导体传感器3.转动平台4. Helmholtz线圈
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图所示，首先转台水平放置，光纤陀螺置于其上，转台和光纤陀螺相 对固定，使保证光纤陀螺完全水平。此时整个测试系统处于匀强磁场当中，光 纤陀螺处于径向磁场作用下。半导体制冷器放置在转台上，可以控制温度变化。 因此此测试方法可以测试光纤陀螺随温度，磁场和磁场-温度的变化的输出，数 据输出到上位机。通过对上位机的数据进行处理，分析磁场温度对光纤陀螺的 性能影响。
光纤陀螺磁场-温度性能的测试方法包括以下步骤
1) 将光纤陀螺水平放置于测试平台，计算机采集光纤陀螺静态时输出；
2) 加磁场,使光纤陀螺处于径向磁场作用下；3) 控制光纤陀螺在磁场中匀速转动；
4) 通过霍尔传感器测量磁场强度，计算机采集光纤陀螺各个方向的径向磁场 作用下的输出；
5) 测试一段时间后，光纤陀螺停止转动，光纤陀螺由垂直水平面方向转过 90度，此时，光纤陀螺处于轴向磁场作用下；
6) 按照步骤3)、步骤4)，计算机采集光纤陀螺各个方向的轴向磁场作用下 的输出，关磁场；
7) 通过半导体制冷器控制光纤陀螺工作温度为0°C 60°C ;
8) 通过温度传感器实时测试温度值，计算机采集光纤陀螺在不同温度环境下 的输出；
9) 按照步骤2)、步骤3)、步骤7)、步骤8)，测试径向磁场和温度共同作用 下，光纤陀螺的输出。
10) 按照步骤5)、步骤7)、步骤8)，测试轴向磁场和温度共同作用下，光 纤陀螺的输出。
所述的加磁场是将光纤陀螺置于Helmholtz线圈中。磁场由Helmholtz线圈 产生，它提供位于线圈中心的匀强磁场，可通过改变直流稳恒电源的电流来控 制匀强磁场的大小，通过改变电源的极性来改变磁场的方向。实验中，Helmholtz 线圈左右放置，产生的磁场为水平方向。光纤陀螺位于线圈中央，保证其处于 匀强磁场中，且Helmholtz线圈内不能放置导磁元件，以使匀强磁场不受导磁元 件的影响。
所述控制光纤陀螺在磁场中匀速转动是通过步进电机实现，步进电机转过^ 角度，陀螺也转过相应的角度P，以此控制陀螺的角度位置，可以通过PWM电 路来控制步进电机。
所述通过霍尔传感器测量磁场强度是使用一个电机带动霍尔传感器转动， 测得的磁场最大值即为磁场强度。霍尔传感器是对垂直于其感应区的磁场分量 敏感，不能保证其感应区的方向刚好和磁场方向垂直，需要转动霍尔传感器， 其测得的磁场最大值即为磁场强度，此时感应区位置垂直于水平面。所以使用 一个电机带动霍尔传感器转动。
权利要求
1. 一种光纤陀螺磁场-温度性能的测试方法，其特征在于包括以下步骤1)将光纤陀螺水平放置于测试平台，计算机采集光纤陀螺静态时输出；2)加磁场，使光纤陀螺处于径向磁场作用下；3)控制光纤陀螺在磁场中匀速转动；4)通过霍尔传感器测量磁场强度，计算机采集光纤陀螺各个方向的径向磁场作用下的输出；5)测试一段时间后，光纤陀螺停止转动，光纤陀螺由垂直水平面方向转过90度，此时，光纤陀螺处于轴向磁场作用下；6)按照步骤3)、步骤4)，计算机采集光纤陀螺各个方向的轴向磁场作用下的输出，关磁场；7)通过半导体制冷器控制光纤陀螺工作温度为0℃～60℃；8)通过温度传感器实时测试温度值，计算机采集光纤陀螺在不同温度环境下的输出；9)按照步骤2)、步骤3)、步骤7)、步骤8)，测试径向磁场和温度共同作用下，光纤陀螺的输出。10)按照步骤5)、步骤7)、步骤8)，测试轴向磁场和温度共同作用下，光纤陀螺的输出。
2. 根据权利要求1所述的一种光纤陀螺磁场-温度性能的测试方法，其特征 在于所述的加磁场是将光纤陀螺置于Hdmholtz线圈中，由Hdmholtz线圈提 供位于线圈中心处的匀强磁场，通过改变直流稳恒电源的电流来控制匀强磁场 的大小，通过改变电源的极性来改变磁场的方向。
3. 根据权利要求1所述的一种光纤陀螺磁场-温度灵敏度测试方法，其特征 在于所述控制光纤陀螺在磁场中匀速转动是通过步进电机实现，步进电机转 过e角度，陀螺也转过相应的角度P，以此控制陀螺的角度位置。
4. 根据权利要求1所述的一种光纤陀螺磁场-温度灵敏度测试方法，其特征 在于所述通过霍尔传感器测量磁场强度是使用一个电机带动霍尔传感器转动， 测得的磁场最大值即为磁场强度。
全文摘要
本发明公开了一种光纤陀螺磁场-温度性能的测试方法。本发明公开的测试方法主要测试步骤是将光纤陀螺水平放置于测试平台，并在磁场中匀速转动，计算机采集光纤陀螺在静态，径向磁场，轴向磁场和不同温度作用下的输出，并分别测试径向/轴向磁场和温度共同作用下光纤陀螺的输出。通过测得磁场值、温度值和相应陀螺输出，可分析光纤陀螺磁场-温度灵敏度，从而评价磁场-温度作用下光纤陀螺的零偏稳定性，为以后建立数学模型，进一步进行光纤陀螺的磁场-温度补偿打下了良好坚实的基础。本发明的测试方法能够测试光纤陀螺径向/轴向磁场灵敏度和温度特性，填补了国内此项研究的空白。
文档编号G01C25/00GK101285690SQ20081006165
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月26日 优先权日2008年5月26日
发明者张登伟, 程来富, 舒晓武 申请人:浙江大学