一种激光陀螺扫模合光一体化测试装置的制作方法

本技术属于激光陀螺扫模和合光测量装置，尤其涉及一种激光陀螺扫模合光一体化测试装置。

背景技术：

1、目前，激光陀螺一般由激光器、高压点燃、高压稳流、抖动系统、稳频系统、光强稳定系统和输出等光学系统组成。其中读出光学系统由合光棱镜及光电二极管构成，粘接在合光棱镜出射端面上的光电二极管，用于探测激光陀螺环形谐振腔内顺、逆时针方向传播的两束激光束产生的干涉信号。激光陀螺的光强扫模曲线是陀螺稳频的依据，也是激光陀螺环形激光器振荡特性的基本表征，同时也是陀螺性能好坏的重要标志之一。现有的激光陀螺扫模与合光的测试方法采取的多种设备组合的测试方法，即不同功能需要分别使用对应的专用设备进行测量，测量方法、操作复杂，多种设备占用空间较多，多种设备通过线缆连接也容易造成接口不稳定。如扫模测量需要1台高压点燃装置、1台300v供电装置、1台计算机、1块pci接口的da/ad输出卡、直流光强放大模块及若干线缆互联组成，合光测量除上述设备外，还需要的交流光强放大装置、示波器测量及相关互联线缆等。测量过程中需要单独给这些测试系统供电，同时也要单独给激光陀螺分别连接测试线缆。同时改变pzt电压需要手动调节合光测量装置的旋钮，输出电压精度不容易把控。现有的扫模测量装置和合光测量装置的高压电源电流异常工作时没有保护机制，易造成高压电源损坏。同时扫模测量装置光强采集接口没有可靠的电气隔离措施，导致扫模曲线干扰大，曲线上杂波较多。

2、现有技术一的技术方案，对于合光的测量，现有技术产品使用的是单独的合光测量装置，需要供电线给合光装置供电，然后把陀螺的高压引燃线缆、激光陀螺交流光强a、b信号、300v电源和0～300v变化的pzt信号分别连接至合光测量装置接口，再把合光装置调理输出的ab信号连接到示波器测量。陀螺高压启辉需要手动按下按钮开关点亮或关闭，通过手动调节合光测量装置的旋钮来改变pzt信号的电压来观察ab信号的相位和幅值。该方案需要专用装置多，同时微弱的交流光强到交流光强放大装置距离较长，信号容易受到干扰，而且所有功能模块都需要手动控制，操作复杂，效率偏低。

3、对于扫模的测量，现有技术产品使用的是多个单独装置组合在一起的扫模测量方法，每个测量装置都需要单独供电，然后把激光陀螺的高压引燃模块、300v电源和0～300v输出的pzt信号分别连接至激光陀螺，然后把激光陀螺的直流光强引入到直流光强放大模块，并把信号引到内部装有pci模拟量采集卡的pc上，通过操作相关软件实现扫模功能，陀螺高压启辉需要手动按下按钮开关点亮或关闭，使用扫模测试软件开启扫模曲线的测量。

4、现有激光陀螺测试技术的缺陷与需解决的技术问题如下：

5、现有技术的缺陷:

6、1.集成度问题：现有技术使用了多种设备进行测量，这导致了线缆繁多、集成度低、重量较大、不方便携带。这种多种设备组合的方式会增加系统的复杂性和故障率。

7、2.操作复杂性：对于一些参数的调节，比如pzt驱动电压，需要手动旋钮调节。这不仅操作复杂，还导致参数调节的精度难以掌控，且电压步进大小不能准确设置。

8、3.安全性问题：在陀螺的高压点燃时，无法设置温流电流数值，可能导致陀螺损坏。并且，当陀螺异常点亮时，现有技术没有电流检测和保护机制，增加了陀螺损坏的风险。

9、4.信号干扰与保护不足：扫模测量装置光强采集接口缺乏可靠的电气隔离，导致测量信号易受到外界干扰，进而影响测量结果的准确性。

10、5.自动化程度低：大部分操作都需要手动完成，例如陀螺的高压启辉，降低了测量的效率和准确性。

11、6.数据存储问题：没有存储测试过程数据的功能，这使得长时间跟踪和分析激光陀螺的性能变得困难。

12、急需解决的技术问题:

13、1.提高集成度与便携性：应设计一个更加集成和紧凑的设备，减少线缆和连接，提高系统的稳定性，并增强设备的便携性。

14、2.增强自动化与精确性：现代化的界面与控制系统可以大大简化操作，并提供更精确的控制方式。如数字化的pzt驱动电压调节、自动化的高压启辉等。

15、3.增加安全保护机制：在关键部位增加电流、电压检测功能，并在异常情况下及时切断电源或调整参数，避免损坏陀螺。

16、4.优化信号处理与隔离：使用高效的隔离技术减少信号干扰，并优化信号处理流程，确保测量数据的准确性。

17、5.数据存储与分析功能：增加数据存储模块，允许用户保存和回溯测试数据，有助于长期监控和分析激光陀螺的性能和稳定性。

18、综上，当前的激光陀螺测试技术显然存在许多局限性，需要针对上述缺陷和技术问题进行深入的研究和优化，以提高测试的准确性、效率和可靠性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种激光陀螺扫模合光一体化测试装置。

2、本实用新型是这样实现的，一种激光陀螺扫模合光一体化测试装置，包括：

3、箱体，所述箱体具有上盖、包角、锁扣、把手、散热孔、触摸板、键盘、工业显示屏、交流供电输入、高压电源接口、光强接口、扫模电源、前放电源接口、散热风机、对外usb、对外千兆以太网接口；其中，上盖周围的四个角设置有包角；上盖的顶端中间位置设置有锁扣；锁扣的下方设置有把手；上盖的前端设置有散热孔；触摸板设置在键盘的后端；工业显示屏设置在键盘和触摸板的上方；

4、箱体的后端自左至右依次设置有交流供电输入、高压电源接口、光强接口、扫模电源、前放电源接口、散热风机、对外usb、对外千兆以太网接口。

5、进一步，还包括：

6、供电模块，实现+12v和24v二组电源输出；

7、陀螺控制模块，集成高压电源和pzt驱动电源控制；

8、数据采集模块，集成光强调理放大电路；

9、显示模块，采用显示屏；

10、测试功能软件模块，通过pcie接口与数据采集模块的fpga芯片通信；

11、前方模块，用于将ab信号转换并放大。

12、进一步，所述箱体后面布置有交流电输入三相插座、保险座、高压输出插头、直流光强信号输入连接器、扫模电源输出航空连接器、前放电源输出航空连接器、散热风机、usb接口、网口。

13、进一步，陀螺控制模块集成gd32单片机gd32f103vc，并数据采集模块集成intel/altera系列fpga型号为ep4cgx75cf23i7n。

14、进一步，前放模块用于将激光陀螺输出的交流光强信号进行放大，并通过外接示波器的形式测量放大后的交流光强信号。

15、进一步，还设置有多功能计算机模块，集成在箱体内。

16、进一步，多功能计算机模块包括两路usb2.0、1路网口、sata接口、lvds显示接口、super io芯片、pci-e接口、rs232接口、ads8688芯片、陀螺控制模块接口、直流光强放大模块、交流光强放大模块。

17、进一步，陀螺控制模块内部增加电流采集功能。

18、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本实用新型所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

19、第一、针对现有技术的不足，本实用新型提供了激光陀螺扫模合光一体化测试装置，本测试系统将计算机模块、显示器、高压引燃电源、300v电源、信号调理模块、采集测量模块、直流光强放大模块、0～300v的pzt驱动电源等功能集成在一台测试系统中，将扫模测量和合光测量的功能集成在了一台测试系统上。省去了多种测量装置同时供电，无需来回插拔测试线缆，调换各种测试工装。对于pzt驱动电压的调节，激光陀螺扫模合光一体化测试装置设计成软件数字化、自动化控制，pzt电压调节幅度可控，调节精度小于1v，省去了手动调节带来的误差。陀螺的高压启辉通过软件实现点亮或关闭，同时增加高压电流检测保护机制，当陀螺两臂的电流异常时，关闭高压以保护陀螺和高压电源。整个测试过程全部软件自动化测量，数字化界面设计，简化了测试流程，提高了测试效率。另外测试系统使用隔离电源为陀螺控制模块，计算机模块，数据采集模块进行供电并且电气隔离。提高了测试系统在测试过程中的安全性和测量精度。

20、第二，每个权利要求所带来的显著的技术进步：

21、为后续权利要求提供基准，让读者明确设备的基础构造和各个部分之间的关系。

22、清晰地揭示了设备的工作原理和各模块如何相互配合实现功能。

23、增强了设备的实用性和易用性，使得用户可以根据需要快速连接各种设备。

24、提供了具体的型号选择，便于制造和维护，同时明确了其工作机制。

25、强调了该模块在整个系统中的重要性和功能。

26、确保了系统的完整性和高效性，使得数据处理和存储更为便捷。

27、对于如何进行光强信号的处理，以及如何控制陀螺和进行合光功能提供了清晰的指导。

28、第三，主要结构模块的主要功能和优点如下：

29、1、装置整体美观、简洁，接口布局合理，对外接口丰富。符合人体工程学设计规范；

30、2、装置集成化高，重量轻，手提式方式，方便携带和操作；

31、3、自动化供电设计，装置采用交流供电，经过内部转换，对外提供多种供电接口，该供电接口均由计算机控制，并通过软件控制实现激光陀螺的高压引燃，pzt扫模电源输出，交流光强放大模块的电源等，交流220v/50hz单电源供电；pzt扫模电源：0v-300v连续输出；300v电源；3000v恒流高压引燃；前放电源24v；

32、4、模拟量采集模块，高速采集直流光强，vjp电压及pzt电压，模拟量采集实现各通道隔离；

33、5、装置提供多种输出接口，输出方式及幅值可软件配置、实现对激光陀螺的自动化、智能化测量：1路高压接口；1路光强采集接口；1路扫模电源接口；1路前放电源接口；2路usb；1路以太网；装置集成x86架构计算机，通过计算机软硬件控制高压电源启动及关闭、300v直流电源输出，0-300v扫模电压输出，采集光强值、vjp电压及pzt电压，实现了对激光陀螺的高压点燃、扫模控制、光强采集、处理、显示、存储等功能；

34、6、激光陀螺扫模合光一体化测试装置还提供一个前放模块装置，用于采集激光陀螺输出的ab信号，以实现合光的目的；

35、7、装置内部集成不低于500gb存储装置，可存储大量测试数据；

36、8、装置集成15寸高亮工业显示屏，能够在野外或强光下的测量测试需求；

37、9、支持仪器单项测试功能，测试时可以只给出某一种信号，并可通过软件控制进行单项测试；

38、10、装置集成激光陀螺扫模合光一体化控制软件，软件的测试模式分为测光模式(软件左侧显示当前光强值)和扫模模式(软件左侧显示扫模图像)；

39、11、具有可触摸面板及键盘，方便测量测试的操作。