一种闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的测试装置。包括光源、耦合器、集成光学调制器、光纤环、探测器、信号处理电路、PC机。光源与耦合器一端熔接，耦合器另一端与集成光学调制器熔接，集成光学调制器输出端分成两路光纤分别按顺、逆时针缠绕在光纤环上；同时，耦合器的一端还连接探测器，探测器输出端连接信号处理电路；信号处理电路的信号回馈端接到集成光学调制器上，数据输出端接到PC机上；关键是处理电路中具有能够向电路中叠加信号的信号附加器，叠加信号作为模拟角加速度输入的等效信号。本实用新型结构简单，所需器件少，比用传统的速率转台和突停台获得响应的起始时间精确，不存在过渡时间，提高了测试精度。
【专利说明】一种闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光纤陀螺性能测试【技术领域】，具体讲是关于一种闭环光纤陀螺角加速跟踪性能的测试装置。
【背景技术】
[0002]光纤陀螺是一种基于Sagnac效应(萨格纳克效应)的新型光学陀螺仪，被用来测试敏感运动载体相对于惯性空间的旋转角速率。作为一种重要的捷联惯性传感器，光纤陀螺在捷联惯性测量系统中得到了广泛的应用。
[0003]光纤陀螺的角加速度跟踪性能是指光纤陀螺对角加速度运动输入的响应特性，是光纤陀螺动态性能的重要表征，反映了光纤陀螺对外界动态角运动的敏感能力，直接影响了光纤陀螺的大动态跟踪性能。由于闭环光纤陀螺采用闭环检测方案，光纤陀螺的输出值相对于输入信号有一定的延迟作用，因此在输入信号变化较快时，光纤陀螺的输出不能完全跟踪输入信号，即光纤陀螺的输出相对于输入存在误差。当外界转速输入存在角加速度时，角速率发生变化，光纤陀螺的角速率输出值将存在测量误差，即角加速度误差。角加速度误差的大小反映了闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的好坏。在高动态恶劣运动环境的应用场合中，运动载体的角速率经常发生快速变化，对光纤陀螺的角加速度跟踪性能提出了很高的要求。因此，如何评测光纤陀螺的角加速度跟踪性能成为光纤陀螺研制和生产过程中必不可少的内容。
[0004]对于光纤陀螺角加速度跟踪性能的传统测试，主要借助普通速率转台或突停台激发角加速度来测试光纤陀螺的角加速度误差。由于普通速率转台和突停台不能准确产生给定大小角加速度，激发出的角加速度大小不能根据测试需要人为随意设定，并且输入输出存在时间基准误差，所以传统测试方法不能满足光纤陀螺角加速度跟踪性能的精确测量。
实用新型内容
[0005]为了获得闭环光纤陀螺角加速跟踪性能的准确测量，本实用新型提出一种闭环光纤陀螺角加速跟踪性能的测试装置。该装置使得测量变得简单，测量范围大，测量精度高，能够满足闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的自主、快速、精确测试。
[0006]本实用新型提供了一种闭环光纤陀螺角加速跟踪性能的测试装置，该装置包括:包括:光源、耦合器、集成光学调制器、光纤环、探测器、信号处理电路、PC机；光源与耦合器的一端熔接，耦合器另一端与集成光学调制器熔接，集成光学调制器输出端分成两路光纤分别按顺时针和逆时针方向缠绕在光纤环上；同时，耦合器的一端还连接探测器，探测器输出端连接信号处理电路；信号处理电路的信号回馈端回接到集成光学调制器上，信号处理电路的数据输出端连接到PC机上；在所述信号处理电路中，具有能够向电路中叠加信号的信号附加器，叠加信号作为模拟角加速度输入的等效信号。
[0007]在信号处理电路中，还包括了将探测器输出的电压信号向数字信号转换的A/D转换器；还包括了将数字信号转换成电压信号的D/A转换器；还包括了将数字信号进行解调、反馈的解调器和反馈器；还包括了将信号生成阶梯波的阶梯波生成器。探测器的信号经过信号转换和解调后的数字信号输出到PC机上；信号附加器附加的信号也输出到PC机7上。探测器的信号经过转换、解调、反馈后，输出到阶梯波生成器，信号附加器的信号也输出到阶梯波生成器，然后他们经过D/A转换器输出到集成光学调制器。
[0008]上述光源、耦合器、集成光学调制器、光纤环、探测器都为带尾纤的光学器件。
[0009]本实用新型具有的优点和有益效果是:1、本实用新型所提出光纤陀螺角加速度跟踪性能测试装置，结构简单，所需器件少。2、在光纤陀螺信号传输过程中，比用传统的速率转台和突停台获得响应的起始时间精确，不存在用角振动台时产生的过渡时间，有利于提高角加速度跟踪误差的测试精度。3、通过信号附加器，可以任意设定输入信号的大小，便于在给定的不同输入条件下进行多次测试，以提高测试的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型所公开的光纤陀螺角加速度跟踪性能测试装置的连接关系图。【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0012]如图1所示，该装置的构成包括:光源1、耦合器2、集成光学调制器3、光纤环4、探测器5、信号处理电路6、PC机7。
[0013]光源1、耦合器2、集成光学调制器3、光纤环4、探测器5都为带尾纤的光学器件，光源I与耦合器2 —端熔接，耦合器2另一端与集成光学调制器3熔接，集成光学调制器3分成两路光纤分别按顺时针和逆时针方向缠绕在光纤环4上。同时，耦合器2的一端还连向探测器5，探测器5输出端连接信号处理电路6，信号处理电路6的信号回馈端再回接到集成光学调制器3上，信号处理电路的数据输出端连接到PC机7上。
[0014]在信号处理电路6中，包括了将探测器5输出的电压信号向数字信号转换的A/D转换器8 ;还包括了将处理完的数字信号转换成电压信号向集成光学调制器3传送的D/A转换器9 ;还包括了将输入的数字信号进行解调然后反馈的解调器10和反馈器11 ;还包括了能向信号处理电路中叠加某种信号的信号附加器12 ;还包括了将所有数字信号生成阶梯波的生成器13。探测器5的信号经过信号转换和解调后的数字信号输出到PC机7上。
[0015]当外界的运动载体相对于空间发生转动时，安装在运动载体上的光纤陀螺，开始动态跟踪其角加速度。光源I发出的光经过耦合器2进入集成光学调制器3，在集成光学调制器3的作用下，分成顺、逆两束光进入光纤环4，使光纤陀螺内，顺、逆时针传播的两束光之间产生与光纤环转速大小成正比的Sagnac (萨格纳克)相移；由于干涉作用使出射光强发生变化，此光强信号由探测器5转化为电压信号，然后经由前置放大和滤波电路对其进行调理，再由A/D转换器8将其转化为数字信号；数字信号经过解调器10与反馈器11形成数字反馈信号，再经过阶梯波生成器13形成数字反馈阶梯波，再由D/A转换器9转换成模拟电压信号施加到集成光学调制器3上。信号附加器12向电路中叠加一个具有一定斜率的输入信号，作为模拟角加速度输入的信号，也经由阶梯波生成器13和D/A转换器9后输送到集成光学调制器3。由于集成光学调制器3的相位调制特性，可使光纤陀螺的光纤环中正、反方向传播的两束光之间产生按照固定斜率均匀变化的相位差，以此判断信号附加器12输入的信号特性。
[0016]用于评价陀螺仪角加速度跟踪性能的参数是角加速度误差系数。利用叠加的斜坡输入信号便可计算角加速度误差系数:
[0017]I)首先用叠加的斜坡输入信号的斜率除以光纤陀螺的标度因数，得到与其等效的外界角加速度输入值(标度因数就是可以使数据转换为度/秒这样的单位)。
[0018]2)其次将叠加的斜坡输入信号与计算机所采集到的输出响应值作差，再将这个差值除以光纤陀螺的标度因数，便可得到陀螺的角速度测量误差，即角加速度跟踪误差。
[0019]3)再用角加速度跟踪误差除以所叠加斜坡信号等效的角加速度输入值，即可得到光纤陀螺的角加速度误差系数。
[0020]为了提高数据的更新速率，在本实用新型中，数据从处理电路输出时不经过滤波，直接输出至PC机。同时，对输出的数据也仅包含光纤陀螺所测的速率数据，不包括温度数据、陀螺编号等数据。
【权利要求】
1.一种闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的测试装置，其特征在于:包括:光源(I)、耦合器(2)、集成光学调制器(3)、光纤环(4)、探测器(5)、信号处理电路(6)、PC机(7)； 光源(I)与耦合器(2)的一端熔接，耦合器(2)另一端与集成光学调制器(3)熔接，集成光学调制器(3)输出端分成两路光纤分别按顺时针和逆时针方向缠绕在光纤环(4)上；同时，耦合器(2)的一端还连接探测器(5)，探测器(5)输出端连接信号处理电路(6);信号处理电路(6)的信号回馈端回接到集成光学调制器(3)上，信号处理电路的数据输出端连接到PC机(7)上； 在所述信号处理电路(6)中，具有能够向电路中叠加信号的信号附加器(12),叠加信号作为等效模拟角加速度输入的信号。
2.根据权利要求1所述种闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的测试装置，其特征在于:在信号处理电路(6)中，还包括了 A/D转换器(8)，探测器(5)的输出端与A/D转换器(8)输入端连接；还包括了 D/A转换器(9)，信号处理电路(6)通过D/A转换器(9)与集成光学调制器(3)连接；还包括了顺接的解调器(10)和反馈器(11)，A/D转换器(8)输出端与解调器(10)的输入端连接；还包括了将信号生成阶梯波的阶梯波生成器(13)，信号附加器(12)输出的信号和反馈器(11)输出的信号经过阶梯波生成器(13)生成阶梯波，阶梯波生成器(13)与D/A转换器(9)的输入端相连。
3.根据权利要求2所述种闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的测试装置，其特征在于:探测器(5)经过信号转换和解调、反馈后输出响应数据到PC机(7)上；信号附加器(12)附加的信号也输出响应数据到PC机(7)上。
4.根据权利要求1或2或3所述种闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的测试装置，其特征在于:光源(I)、耦合器(2)、集成光学调制器(3)、光纤环(4)、探测器(5)都为带尾纤的光学器件。
【文档编号】G01C25/00GK203785687SQ201420145112
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】高鑫, 谢良平, 罗瑞, 周原, 陈晔, 黄钊, 刘卓 申请人:中航捷锐（北京）光电技术有限公司