一种小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法与流程

本发明涉及光纤陀螺，更具体的说，特别涉及一种小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法。

背景技术：

1、光纤陀螺是一种基于sagnac的角速率传感器，由于其成本低、工艺简单、可靠性高、抗冲击振动能力强，已经成为主流的传感器之一。光纤陀螺组成中的多功能集成光学器件(y波导)，它的半波电压的确定在光纤陀螺的调试过程中起到重要作用。

2、光纤陀螺的调制方法通常有方波调制、四态波调制，小型数字闭环光纤陀螺因光纤环长度短，一般使用方波调制。方波调制通常需要在光纤陀螺生产过程中，首先要确定y波导半波电压的近似值，而确定y波导电压值，需要反复修改fpga程序中y波导半波电压的数字量，并重复通过示波器测量光纤陀螺中探测器的输出波形，确认y波导的半波电压是否合理，整个过程繁琐，不利于光纤陀螺的调试工作。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法，该调试方法的过程简单，大大简化了调试小型光纤陀螺的调试过程，利于生产效率的提高。

2、为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供一种小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法，所述光纤陀螺包括光源、耦合器、y波导、探测器、a/d转换器、驱动电路、d/a转换器、fpga芯片和光纤环，所述光源发出光信号经过耦合器耦合后，经y波导调制后进入光纤环内发生干涉产生相位差；发生干涉后的光信号依次经过y波导、耦合器后反馈至探测器，探测器将接收到的光信号转换为电信号；

4、所述调试方法包括：

5、根据光纤环的长度，确定光纤陀螺的渡越时间τ；

6、以4τ时间为周期，fpga芯片控制d/a转换器输出模拟信号，并通过驱动电路控制y波导输出设定波形；

7、每个4τ周期内，fpga芯片控制a/d转换器在每个τ时间内依次采集探测器输出电信号的电压值；

8、根据所述电压值，计算4τ周期内y波导的半波电压误差δd2π；

9、根据δd2π的值，fpga芯片持续调整d/a转换器的参考电压，并通过对外接口不断输出当前半波电压对应的数字量；

10、确定数字量稳定时的数值，并转换为对应的y波导的半波电压。

11、进一步的，所述设定波形以4τ周期的时间为横轴，幅值为纵轴，设定波形在每个τ时间段内的幅值依次为0，0，如公式(1)所示：

12、

13、产生的相位差为：

14、

15、进一步的，假设4τ周期内的采样点数为4n，且采样电信号为di(i＝1，2，3...，4n)，则采集的电压值记为d1、d2、d3、d4，如公式(3)所示：

16、

17、进一步的，所述半波电压误差δd2π如公式所示：

18、δd2π＝d1+d4-d2-d3。

19、进一步的，当δd2π<0，说明半波电压小于2π，则增大d/a转换器的参考电压；当δd2π>0，说明半波电压大于2π，则减小d/a转换器的参考电压；当δd2π＝0，说明半波电压等于2π。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

21、(1)本发明的调试方法通过fpga芯片控制d/a转换器，控制y波导输出设定波形，并控制a/d转换器采集电压值，根据计算得到半波电压误差，调整d/a转换器的参考电压输出数字量，待数字量稳定时转换得到半波电压，通过fpga芯片进行控制，能够自动将半波电压对应的数字量通过对外接口输出，不需要通过示波器测试探测器输出，调试方法的过程简单效率高，大大简化了调试小型光纤陀螺的调试过程，利于生产效率的提高。

22、(2)本发明的设定波长在每个τ时间段内的幅值依次为0，0，光纤陀螺交替地工作在点上，复位点发生在点上，与光纤陀螺实际工作点相符，保证光纤陀螺工作的可靠性。

23、(3)本发明根据半波电压误差来相应的调整d/a转换器的参考电压，使得输出的数字量准确可靠，也保证得到的半波电压值可靠，调整过程中逐步收敛、简单也可靠。

技术特征：

1.一种小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法，其特征在于：所述光纤陀螺包括光源、耦合器、y波导、探测器、a/d转换器、驱动电路、d/a转换器、fpga芯片和光纤环，所述光源发出光信号经过耦合器耦合后，经y波导调制后进入光纤环内发生干涉产生相位差；发生干涉后的光信号依次经过y波导、耦合器后反馈至探测器，探测器将接收到的光信号转换为电信号；

2.根据权利要求1所述的小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法，其特征在于：所述设定波形以4τ周期的时间为横轴，幅值为纵轴，设定波形在每个τ时间段内的幅值依次为0，0，光纤陀螺受到的相位调制φm(t)，如公式(1)所示：

3.根据权利要求1或2所述的小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法，其特征在于：假设4τ周期内的采样点数为4n，且采样电信号为di(i＝1，2，3，...，4n)，则采集的电压值记为d1、d2、d3、d4，如公式(3)所示：

4.根据权利要求3所述的小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法，其特征在于：所述半波电压误差δd2π如公式所示：

5.根据权利要求1或4所述的小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法，其特征在于：当δd2π<0，说明半波电压小于2π，则增大d/a转换器的参考电压；当δd2π>0，说明半波电压大于2π，则减小d/a转换器的参考电压；当δd2π＝0，说明半波电压等于2π。

技术总结
本发明涉及光纤陀螺技术领域，公开了一种小型数字闭环光纤陀螺半波电压调试方法，首先根据光纤环的长度，确定光纤陀螺的渡越时间τ；以4τ时间为周期，FPGA芯片控制D/A转换器输出模拟信号，并通过驱动电路控制Y波导输出设定波形；每个4τ周期内，FPGA芯片控制A/D转换器在每个τ时间内依次采集探测器输出电信号的电压值；根据所述电压值，计算4τ周期内Y波导的半波电压误差ΔD<subgt;2π</subgt;；根据ΔD<subgt;2π</subgt;的值，FPGA芯片持续调整D/A转换器的参考电压，并通过对外接口不断输出当前半波电压对应的数字量；确定数字量稳定时的数值，并转换为对应的Y波导的半波电压。本发明调试方法的过程简单，大大简化了调试小型光纤陀螺的调试过程，利于生产效率的提高。

技术研发人员：姚廷伟,可伟,朱福祥,胡文纲
受保护的技术使用者：河北汉光重工有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13