一种三轴光纤陀螺用光学芯片轴间串扰测试方法及装置与流程

本发明属于光学陀螺，具体涉及一种三轴光纤陀螺用光学芯片轴间串扰测试方法及装置。

背景技术：

1、随着技术发展和领域拓展，干涉式光纤陀螺逐步向着小型化、低成本方向发展，传统三轴光纤陀螺的小型化、低成本发展面临巨大挑战，主要限制因素在于传统三轴光纤陀螺光路包含11个分立光学器件、多达16个熔点和16段尾纤需要处理，造成中低精度三轴光纤陀螺工序复杂、体积大、成本高、成品率低。

2、近年来，集成光学芯片取得突破并且在通信领域获得广泛应用，为光纤陀螺实现集成化与小型化提供了新的思路：将传统三轴光纤陀螺中的分立光学器件用集成光学芯片取代，其体积、重量将会大幅降低，成本和功耗也将一定程度改善，因此三轴集成化光纤陀螺成为了陀螺惯性器件的重要发展方向。目前满足光纤陀螺应用需求的三轴光学芯片鲜有报道，除了三轴光学芯片设计、加工等制约因素以外，多通道光路在探测器端的电串扰也将严重制约陀螺精度，具体表现在三轴光学芯片上x、y、z轴pin-fet接收组件在实际工作中，由于绝对时间常数难以与晶振分频时钟完全对应，导致x轴pin-fet接收组件的尖峰脉冲对y/z轴pin-fet接收组件的平直段产生电压串扰，以此同时，y、z轴pin-fet接收组件也会对x/z轴和x/y轴pin-fet接收组件产生电压串扰，导致三轴集成化光纤陀螺精度严重劣化。目前，对于三轴光纤陀螺用光学芯片的轴间串扰，除了搭建陀螺进行精度测试以外尚无有效的轴间串扰测试方法和装置，而且陀螺精度还受限于其它因素影响。因此，迫切需要针对光学芯片的轴间串扰问题，提出一种便捷、有效的串扰测试方法和装置。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种三轴光纤陀螺用光学芯片轴间串扰测试方法及装置，可迅速获得不同通道间的串扰，便于三轴光学芯片的设计、检测。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供了一种三轴光纤陀螺用光学芯片轴间串扰测试方法，包括如下步骤：

4、三轴光学芯片通过3个y波导分别与3个光纤环圈连通，形成对应x轴、y轴、z轴的三个通道；

5、确定三个通道中的一个通道为测试通道；

6、为测试通道的y波导施加调制信号，采集三轴光学芯片上测试通道探测器输出的信号作为参考信号，以及其他两个通道探测器输出的信号作为第一待测信号、第二待测信号；

7、第一待测信号、第二待测信号分别进行滤波，以消除直流分量；

8、分别开展参考信号与第一待测信号、第二待测信号的相关检测，进行滤波获得串扰数字量；

9、参考信号开展自相关检测，进行滤波获得自相关数字量；

10、基于串扰数字量、自相关数字量，计算串扰数字量与自相关数字量比值的对数，获得测试通道对其他两个通道的串扰。

11、本发明通过在测试通道施加调制信号，检测测试通道对其他通道的串扰影响，通过定量化的表达形式反映光学芯片轴间串扰，便于技术人员根据串扰的数值对芯片进行选型设计，优化陀螺精度。

12、进一步地，调制信号采用正弦波信号，通过合理调节信号的幅值，可以改善串扰的直观性。

13、进一步地，所述相关检测为两个信号相乘，所述自相关检测为信号自身相乘，相关检测、自相关检测后的滤波采用低通滤波，去除高频信号。

14、进一步地，调制信号采用差分调制信号形式施加，可以提高信号抗干扰能力。

15、进一步地，串扰的计算方法为：

16、

17、其中，κm-n为通道m对通道n的串扰对数表示；

18、cm-n为通道m对通道n的串扰数字量；

19、cm-m为通道m自相关数字量；

20、m,n＝1、2、3，m≠n，1、2、3标记的通道分别对应三轴光学芯片的x轴、y轴、z轴通道。

21、本发明还提供了一种三轴光纤陀螺用光学芯片轴间串扰测试装置，包括y波导、光纤环圈、串扰测试模块；3个所述光纤环圈分别连接1个所述y波导，3个所述y波导分别与待测三轴光学芯片的三条尾纤连接；所述串扰测试模块包括调制信号输出接口、参考信号输入接口、待测信号输入接口、串扰信号输出接口，所述调制信号输出接口有3个，分别连通3个所述y波导，所述参考信号输入接口、待测信号输入接口分别与待测三轴光学芯片的一个探测器输出端连接，所述串扰信号输出接口输出串扰信息。

22、进一步地，所述串扰测试模块用于开展参考信号和待测信号的相关检测，进行滤波获得参考信号对待测信号的串扰数字量，开展参考信号的自相关检测，进行滤波获得自相关数字量，根据串扰数字量、自相关数字量计算串扰。

23、进一步地，所述串扰测试模块包括

24、调制信号子模块，用于产生调制信号，通过调制信号输出接口输出到一个所述y波导上；

25、通道选择子模块，用于确定待测三轴光学芯片的测试通道；

26、数字滤波子模块，用于待测信号的滤波；

27、信号解调子模块，用于开展参考信号和待测信号的相关检测，进行滤波获得参考信号对待测信号的串扰数字量，开展参考信号的自相关检测，进行滤波获得自相关数字量；

28、串扰计算子模块，用于根据串扰数字量、自相关数字量计算串扰数值，输出串扰信息，输出至串扰信号输出接口。

29、进一步地，所述串扰测试模块还包括电源控制子模块，用于串扰测试模块的供电；

30、通道选择子模块通过预设测试流程或者输入设定指令确定测试通道。

31、进一步地，测试时，待测三轴光学芯片工作在标准工作状态，可以采用常规手段实现。为了简化测试操作，三轴光纤陀螺用光学芯片轴间串扰测试装置还包括稳压直流电源、光源驱动/温控模块，所述稳压直流电源为待测三轴光学芯片的pin-fet接收组件供电，所述光源驱动/温控模块用于待测三轴光学芯片的sld光源驱动和温度控制，通过将稳压直流电源、光源驱动/温控模块与待测三轴光学芯片引脚连通，控制三轴光学芯片工作状态。

32、进一步地，光纤环圈的工作波段与待测三轴光学芯片相同，该测试装置可以用于三轴光学芯片批量检测。

33、本发明与现有技术相比的有益效果：

34、本发明针对三轴光学芯片轴间串扰严重制约陀螺性能提升的突出问题，提出一种基于信号发生、探测和计算的串扰测试方法和装置。通过在装置中设计轴间串扰解调软硬件，迅速求得不同通道间的串扰大小，为三轴光学芯片的设计改进和三轴集成化光纤陀螺的实用化发展奠定基础，本发明具有原理简单、效果显著的突出技术优势。

35、采用对数对三轴光学芯片的轴间串扰进行表征，能够准确地标识相对串扰大小，而不是其绝对值，为后期光学芯片的设计优化、改进奠定准确的参考基准。

技术特征：

1.一种三轴光纤陀螺用光学芯片轴间串扰测试方法，其特征在于，包括如下步骤

2.根据权利要求1所述的光学芯片轴间串扰测试方法，其特征在于，所述调制信号采用正弦波信号，所述调制信号采用差分形式施加到y波导上。

3.根据权利要求1所述的光学芯片轴间串扰测试方法，其特征在于，所述串扰的计算方法为：

4.根据权利要求1所述的光学芯片轴间串扰测试方法，其特征在于，所述相关检测为相乘，所述自相关检测为自身相乘，所述相关检测、自相关检测后的滤波为低通滤波。

5.一种三轴光纤陀螺用光学芯片轴间串扰测试装置，其特征在于，包括y波导、光纤环圈、串扰测试模块；3个所述光纤环圈分别连接1个所述y波导，3个所述y波导分别与待测三轴光学芯片的三条尾纤连接；所述串扰测试模块包括调制信号输出接口、参考信号输入接口、待测信号输入接口、串扰信号输出接口，所述调制信号输出接口有3个，分别连通3个所述y波导，所述参考信号输入接口、待测信号输入接口分别与待测三轴光学芯片的一个探测器输出端连接，所述串扰信号输出接口输出串扰信息。

6.根据权利要求5所述的光学芯片轴间串扰测试装置，其特征在于，所述串扰测试模块还包括开展参考信号和待测信号的相关检测，进行滤波获得参考信号对待测信号的串扰数字量，开展参考信号的自相关检测，进行滤波获得自相关数字量，根据串扰数字量、自相关数字量计算串扰。

7.根据权利要求5所述的光学芯片轴间串扰测试装置，其特征在于，所述串扰测试模块包括

8.根据权利要求7所述的光学芯片轴间串扰测试装置，其特征在于，所述串扰测试模块还包括电源控制子模块，用于串扰测试模块的供电；

9.根据权利要求5所述的光学芯片轴间串扰测试装置，其特征在于，所述光学芯片轴间串扰测试装置还包括稳压直流电源、光源驱动/温控模块，所述稳压直流电源为待测三轴光学芯片的pin-fet接收组件供电，所述光源驱动/温控模块用于待测三轴光学芯片的sld光源驱动和温度控制。

10.根据权利要求5所述的光学芯片轴间串扰测试装置，其特征在于，所述光纤环圈的工作波段与待测三轴光学芯片相同。

技术总结
本发明提供了一种三轴光纤陀螺用光学芯片轴间串扰测试方法及装置,该方法包括构建三轴光学芯片的X轴、Y轴、Z轴通道；确定三个通道中的一个为测试通道；测试通道的Y波导施加调制信号，采集三轴光学芯片探测器输出的参考信号以及待测信号；待测信号进行滤波以消除直流分量；开展参考信号与待测信号的相关检测，进行滤波获得串扰数字量；参考信号开展自相关检测，进行滤波获得自相关数字量；基于串扰数字量、自相关数字量计算测试通道对其他两个通道的串扰。本发明可迅速获得不同通道间的串扰，便于三轴光学芯片的设计、检测。

技术研发人员：尚克军,雷明,李豪伟,于晓之,张丽哲
受保护的技术使用者：北京自动化控制设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15