一种光纤敏感环温度性能评测装置的制作方法

本实用新型涉及一种温度性能评测装置，尤其涉及一种光纤陀螺用光纤敏感环温度性能评测装置，属于光学器件性能测试技术领域。

背景技术：

光纤陀螺是一种基于SAGNAC效应实现角速度测量的光学传感器，是继激光陀螺之后的第二代光学陀螺。在飞机导航、航天器制导、卫星定位、汽车导向、智能机器人、天文望远镜、飞机舰船导航、武器系统控制等诸多领域发挥的作用，是目前用于确定运动体空间运动姿态的主要传感器。

光纤敏感环是光纤陀螺的传感核心，既是提高光纤陀螺测量精度的途径，也是影响测量精度的主要因素。光纤敏感环的稳定性和抗干扰能力直接影响光纤陀螺的性能。温度等环境因素对光纤的光学和机械性能的影响是随机的、不对称的，环境温度变化引起的非互易性，会给光纤陀螺带来大的漂移，导致陀螺性能降低，并限制其应用。当前，我国已将光纤陀螺的温度性能研究，特别是光纤敏感环温度性能的研究作为提高光纤陀螺工程化水平及实现高精度光纤陀螺设计的必要途径。

目前，国内光纤陀螺研制生产单位对光纤敏感环通用的评测方法为进行不同温度点下，光纤敏感环串音和插入损耗两项指标的测试，但该两项指标与光纤陀螺的温度性能关联性不强，测试结果不能真实反映光纤敏感环的温度性能。或者，在评测中，将待评测的光纤敏感环纳入光纤陀螺系统，散调状态进行光纤敏感环温度性能的评价，该装置较接近光纤陀螺系统的工作状态，然而，由于未装成整机状态，不能真实反映光纤陀螺内、外部热源对于光纤敏感环的影响，评测结果与光纤陀螺的真实工作情况存在较大差距。因此，现有的光纤敏感环性能评测装置无法满足需求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是针对现有光纤敏感环温度性能评测装置不能真实反映光纤陀螺内、外部热源对于光纤敏感环的影响且评测结果与光纤陀螺的真实工作情况存在较大差距的问题，提供一种光纤敏感环温度性能评测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种光纤敏感环温度性能评测装置，包括电源模块、光纤陀螺结构、陀螺信号处理结构，所述光纤陀螺结构内设置有光纤敏感环、热源仿真部分，所述光纤敏感环与陀螺信号处理结构连接，光纤敏感环和陀螺信号处理结构构成光纤陀螺的闭环结构，所述光纤陀螺的闭环结构不与热源仿真部分电连接，所述电源模块为所述光纤敏感环温度性能评测装置提供电源。

本实用新型利用光纤敏感环和陀螺信号处理结构构成光纤陀螺的闭环结构，可以在最大程度上保证光纤敏感环的评测过程与光纤敏感环在光纤陀螺中的实际工作状态近似相同。同时，光纤陀螺结构为成品光纤陀螺结构，通过在光纤陀螺结构内设置光纤敏感环、热源仿真部分，可以保证结构设置以及热环境模拟与陀螺的真实工作状态相同。由于光纤陀螺的闭环结构不与热源仿真部分连接，因此热源仿真部分可以在实现对热环境仿真的同时，不会影响光纤敏感环的工作。陀螺信号处理结构起到与光纤敏感环连接而形成闭环结构的作用，而且，光纤陀螺结构和陀螺信号处理结构相互独立，即陀螺信号处理结构设置于光纤陀螺结构外部，因此，陀螺信号处理结构产生的热量不会影响对设置于光纤陀螺结构内的光纤敏感环的温度性能的评价产生影响。

进一步地，光纤敏感环温度性能评测装置还包括连接结构，所述连接结构设置于所述光纤陀螺结构和陀螺信号处理结构之间，并且连通光纤陀螺结构和陀螺信号处理结构；陀螺信号处理结构内设置有Y波导，所述光纤敏感环的尾纤延伸穿过连接结构与Y波导输出端的尾纤连接。

在陀螺信号处理结构内设置Y波导，在光纤陀螺结构和陀螺信号处理结构之间设置连接结构，连接结构形成了光纤敏感环与Y波导之间的光纤连接通道，便于光纤敏感环的尾纤延伸穿过，即实现了光纤敏感环与陀螺信号处理结构的连接。

进一步地，光纤敏感环温度性能评测装置还包括连接结构，所述连接结构设置于所述光纤陀螺结构和陀螺信号处理结构之间，并且连通光纤陀螺结构和陀螺信号处理结构；光纤陀螺结构内还设置有Y波导，所述光纤敏感环的尾纤与Y波导输出端的尾纤连接，所述Y波导通过穿过连接结构的导线与陀螺信号处理结构连接，所述光纤敏感环、Y波导和陀螺信号处理结构构成光纤陀螺的闭环结构。

通过在光纤陀螺结构内设置Y波导，可在光纤陀螺结构内实现光纤敏感环与Y波导的连接，设置穿过连接结构的导线，利用导线将Y波导与陀螺信号处理结构连接，即实现了光纤敏感环、Y波导与陀螺信号处理结构的连接，构造了光纤陀螺的闭环结构。

进一步地，所述连接结构为走纤管。

进一步地，所述光纤陀螺结构内设置有信号处理板容纳结构、光源驱动板容纳结构，所述热源仿真部分包括信号处理板仿真热源、光源驱动板仿真热源，所述信号处理板仿真热源设置于信号处理板容纳结构内，所述光源驱动板仿真热源设置于光源驱动板容纳结构内。

光纤陀螺结构为成品光纤陀螺结构，因此，所设置的信号处理板容纳结构、光源驱动板容纳结构的位置等结构设置与实际成品的光纤陀螺结构的结构设置相同，因此，在信号处理板容纳结构内、光源驱动板容纳结构内分别设置信号处理板仿真热源、光源驱动板仿真热源，可以真实反映光纤陀螺的实际工作状态，实现对光纤敏感环的温度性能的准确模拟，实现对温度性能的准确有效分析。

进一步地，所述信号处理板仿真热源由陀螺信号处理板或第一加热元件构成，所述光源驱动板仿真热源由陀螺光源驱动板或第二加热元件构成。

信号处理板仿真热源可以直接由陀螺信号处理板构成，也可由与陀螺信号处理板近似的第一加热元件构成，光源驱动板仿真热源可以直接由陀螺光源驱动板构成，也可由与陀螺光源驱动板近似的第二加热元件构成，信号处理板仿真热源、光源驱动板仿真热源均由电源模块供电。

进一步地，还包括高低温试验装置，所述光纤陀螺结构设置于高低温试验装置内，所述陀螺信号处理结构设置于高低温试验装置外部。高低温试验装置可采用高低温试验箱。

信号处理板仿真热源、光源驱动板仿真热源均对光纤陀螺的内部热源进行模拟。为了模拟外部热源，也可以设置高低温试验装置，将光纤陀螺结构设置于高低温试验装置内，即可实现对外部热源的模拟。

进一步地，所述陀螺信号处理结构内设置有光源，所述光源为SLD光源或ASE光源。

本实用新型具有的优点和积极效果是：一种光纤敏感环温度性能评测装置，在结构和热环境上与陀螺的真实工作状态相同，评测过程状态与光纤陀螺工作状态相同，测试结果具有快速、直观、准确的特点。热源仿真部分的应用可以实现对影响光纤敏感环温度性能的误差源、影响路径、影响方式的准确定位，对完善提高光纤敏感环及光纤陀螺的热设计具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型的光纤陀螺的闭环结构的结构示意图；

图2是本实用新型的Y波导设置于陀螺信号处理结构内的光纤敏感环温度性能评测装置的结构示意图；

图3是本实用新型的Y波导设置于光纤陀螺结构内的光纤敏感环温度性能评测装置的结构示意图；

图4是本实用新型的内部热源设置于光纤陀螺结构内的结构示意图；

图中：11、光纤敏感环，12、环体安装座，13、外罩，14、信号处理板仿真热源，15、光源驱动板仿真热源，21、光电探测器，22、结构支撑体，23、光源驱动板，24、信号处理板，4、连接结构，7、Y波导，8、电连接器，9、光源，10、耦合器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1—图4所示，一种光纤敏感环温度性能评测装置，包括电源模块和相互独立的光纤陀螺结构、陀螺信号处理结构，所述光纤陀螺结构内设置有光纤敏感环11、热源仿真部分，所述光纤敏感环11与陀螺信号处理结构连接，光纤敏感环11和陀螺信号处理结构构成光纤陀螺的闭环结构，所述光纤陀螺的闭环结构不与热源仿真部分电连接，所述电源模块为所述光纤敏感环温度性能评测装置提供电源。

光纤陀螺的闭环结构主要由光源9、耦合器10、Y波导7、光纤敏感环11、光电探测器21、陀螺信号处理结构组成。

热源仿真部分包括信号处理板仿真热源14、光源驱动板仿真热源15；其中信号处理板仿真热源14为陀螺信号处理板或与陀螺信号处理板功能相似的第一加热元件；光源驱动板仿真热源15为陀螺光源驱动板或与陀螺光源驱动板功能相似的第二加热元件；信号处理板仿真热源14、光源驱动板仿真热源15通过螺钉等方式固定于环体安装座12上。信号处理板仿真热源14、光源驱动板仿真热源15通过导线连接于电连接器8。

光纤陀螺的闭环结构是通过在光纤敏感环11中加入非互易的补偿相移，来抵消由于光纤敏感环11转动产生的Sagnac相移，该补偿相移与Sagnac相移大小相等、方向相反，使光纤陀螺始终工作在相位零点附近，通过获取该补偿相移的大小得到陀螺的转速信号。

光源9发出的光经过耦合器10后分为两束光，其中的一束光进入Y波导7，经过Y波导7的内部调节后，输出的两束光为满足光的相干条件，并且具有很高偏振度的线偏振光，和两束光再光纤敏感环11中相向传播，感应外部的角速度运动，在光电检测器21中检测干涉信号光强变化，经过陀螺信号处理结构处理转换之后，形成闭环反馈电压信号来调节Y波导7，使得Y波导7产生于外部相移大小相等、方向相反的反馈相移，使得数字闭环光纤陀螺始终工作在零点相移附近。

光纤敏感环温度性能评测装置按照数字闭环光纤陀螺的技术方案进行设计，以最大程度上保证光纤敏感环的评测结果与光纤敏感环在光纤陀螺中的实际工作状态相当。

测试端包括环体安装座12、外罩13、走纤管4；光纤敏感环11固定安装于环体安装座12上；外罩13用于实现光纤敏感环11与外界环境隔断，减小外界干扰因素影响，与光纤敏感环11在光纤陀螺中的实际工作状态相同。

信号处理板仿真热源14和光源驱动板仿真热源15固定安装于环体安装座12上，将外罩13安装于环体安装座12上，构成测试端。本体和测试端构成与光纤陀螺工作状态相同的测试系统。将本体上的连接器8与外部供电电缆相连，电源模块通过外部供电电缆与连接器8连接。

Y波导7可设置于陀螺信号处理结构内或设置于光纤陀螺结构内。二者的区别在于Y波导设置的结构位置。

图2是本实用新型的Y波导设置于陀螺信号处理结构内的光纤敏感环温度性能评测装置的结构示意图。对于此结构，光纤陀螺结构包括外罩13、环体安装座12、光纤敏感环11，可在光纤陀螺结构中设置信号处理板仿真热源14、光源驱动板仿真热源15，陀螺信号处理结构包括结构支撑体22、光源9、Y波导7、耦合器10、光电探测器21、光源驱动板23、信号处理板24及电连接器8。光纤敏感环11的尾纤延伸穿过连接结构4与Y波导7输出端的尾纤连接。走纤管4固定于外罩13上，用于在光纤陀螺温度性能试验过程中将光纤敏感环11的尾纤引出，实现光纤敏感环11尾纤与Y波导7输出端尾纤熔接，走纤管4为金属材质硬管或金属波纹管。光纤敏感环11尾纤通过走纤管4引出。从走纤管4引出的光纤敏感环11尾纤与本体中Y波导7的输出端尾纤分别进行熔接，尾纤部分盘绕于本体中尾纤盘装槽内。本体包括结构支撑体22、光源9、Y波导7、耦合器10、光电探测器21、光源驱动板23、信号处理板24及电连接器8，其中光源9为SLD光源或ASE光源；其中光源9、Y波导7、耦合器10和光电探测器21按照光纤陀螺光路系统构成要求，进行光学器件尾纤的熔接和涂覆后，固定于结构支撑体22上的相应位置；光源驱动板23通过导线连接于光源9的驱动引脚，对光源9提供恒流和温度控制；信号处理板24通过导线与光电探测器21和Y波导7相连接，实现光纤陀螺的信号调制、解调、数据采集和输出功能。电连接器8通过导线与光源驱动板23和信号处理板24相连接，电连接器8通过与外部电缆相连实现对光纤敏感环评测装置供电，外部电缆与电源模块连接。

图3是本实用新型的Y波导设置于光纤陀螺结构内的光纤敏感环温度性能评测装置的结构示意图，对于此结构，光纤陀螺结构包括外罩13、环体安装座12、光纤敏感环11、Y波导7，可在光纤陀螺结构中设置信号处理板仿真热源14、光源驱动板仿真热源15，陀螺信号处理结构包括结构支撑体22、光源9、耦合器10、光电探测器21、光源驱动板23、信号处理板24及电连接器8。光纤敏感环11的尾纤与Y波导7输出端的尾纤连接，所述Y波导7通过穿过连接结构4的导线与陀螺信号处理结构连接，所述光纤敏感环11、Y波导7和陀螺信号处理结构构成光纤陀螺的闭环结构。

实施例一

在常温条件下，利用内部热源对光纤敏感环性能影响进行评测。内部热源由信号处理板仿真热源14和光源驱动板仿真热源15提供。

将待评测的光纤敏感环11固定安装于环体安装座12上，光纤敏感环11尾纤通过走纤管4引出，信号处理板仿真热源14和光源驱动板仿真热源15安装于环体安装座12上，将外罩13安装于环体安装座12上，构成测试端。从走纤管4引出的光纤敏感环11尾纤与评测装置本体中Y波导7的输出端尾纤分别进行熔接，尾纤部分盘绕于本体中的尾纤盘装槽内。本体和测试端构成光纤敏感环温度性能评测装置。将本体上的连接器8与外部供电电缆相连，电源模块通过外部供电电缆与连接器8连接，启动电源模块，则光纤敏感环温度性能评测装置进入工作状态，利用电脑对电连接器8输出的数据进行采集，实现此工作状态下光纤敏感环温度性能的评测。

实施例二

在温度变化条件下，利用外部热源对光纤敏感环性能影响进行评测。外部热源由高低温试验装置提供。

将待评测的光纤敏感环11固定安装于环体安装座12上，光纤敏感环11尾纤通过走纤管4引出，将外罩13安装于环体安装座12上，构成测试端。将测试端置于高低温试验装置内，利用高低温试验装置对光纤敏感环的温度性能进行评测，高低温试验装置可采用高低温试验箱。走纤管4通过高低温试验装置的过线孔引出到高低温试验装置外，从走纤管4引出的光纤敏感环11尾纤与本体中Y波导7的输出端尾纤分别进行熔接，尾纤部分盘绕于本体中尾纤盘装槽内。本体和测试端构成与光纤陀螺工作状态相同的测试系统。将本体上的连接器8与外部供电电缆相连，电源模块通过外部供电电缆与连接器8连接，启动电源模块，则光纤敏感环温度性能评测装置进入工作状态，利用电脑对电连接器8输出的数据进行采集，实现此工作状态下光纤敏感环温度性能的评测。

实施例三

在温度变化条件下，利用内部热源和外部热源对光纤敏感环性能影响进行评测。内部热源由信号处理板仿真热源14和光源驱动板仿真热源15提供。外部热源由高低温试验装置提供。

将待评测的光纤敏感环11固定安装于环体安装座12上，光纤敏感环11尾纤通过走纤管4引出，信号处理板仿真热源14和光源驱动板仿真热源15固定安装于环体安装座12上，将外罩13安装于环体安装座12上，构成测试端。将测试端置于高低温试验装置内，走纤管4通过高低温试验装置的过线孔引出到高低温试验装置外，从走纤管4引出的光纤敏感环11尾纤与本体中Y波导7的输出端尾纤分别进行熔接，尾纤部分盘绕于本体中尾纤盘装槽内。本体和测试端构成与光纤陀螺工作状态相同的测试系统。将本体上的连接器8与外部供电电缆相连，电源模块通过外部供电电缆与连接器8连接，启动电源模块，则光纤敏感环温度性能评测装置进入工作状态，利用电脑对电连接器8输出的数据进行采集，实现此工作状态下光纤敏感环温度性能的评测。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。