一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法和装置。在探测器输出端叠加正弦输入或阶跃输入，然后通过上位机采集光纤陀螺的角速度输出响应数据，根据响应数据计算得到光纤陀螺的固有频率，能够实现光纤陀螺高达十几kHz固有频率的测量，且无需改变光纤陀螺软硬件，适合光纤陀螺的大批量生产，效率高，成本低。同时，将光纤陀螺放置在温度试验箱中，可以非常方便地完成全温范围内光纤陀螺固有频率的测试。的测试。的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法和装置


[0001]本专利技术涉及光纤陀螺固有频率测试
，具体涉及一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法和装置。

技术介绍

[0002]光纤陀螺是一种基于萨格奈克效应的角速度传感器。当光纤陀螺相对惯性空间旋转时，沿光纤陀螺内部光纤环顺时针和逆时针方向传输的两束光因萨格奈克效应产生相位差，再由探测器检测出相位差。光纤陀螺闭环控制电路根据检测出的相位差解算出光纤陀螺旋转的角速度。固有频率是光纤陀螺非常重要的性能指标，决定了光纤陀螺角速度输出的动态响应。固有频率测试方法是给光纤陀螺施加一个阶跃输入或一组正弦输入。若施加的是阶跃输入，根据光纤陀螺的角速度输出响应的超调量、上升时间可以得到固有频率。若施加的是一组不同频率的正弦输入，可以根据光纤陀螺对应的角速度输出幅值得到固有频率。
[0003]传统的阶跃输入或正弦输入的施加方法是：
[0004]1)使用突停台给光纤陀螺施加阶跃输入。但突停台产生的阶跃输入与理想的阶跃输入相比，误差较大，此时光纤陀螺角速度输出响应的超调量和上升时间与理想值差距较大，由此计算出的固有频率的误差较大。
[0005]2)使用角振动台给光纤陀螺施加正弦输入。光纤陀螺的固有频率最高可达几千Hz，而角振动台最高仅为几百Hz，远低于光纤陀螺固有频率。该方式不能测量高固有频率的光纤陀螺，具有很大的局限性。
[0006]并且上述两种设备均无法测试全温范围内光纤陀螺的固有频率。
[0007]目前还有一种方式，即3)在光纤陀螺闭环控制电路的闭环控制程序或光路中叠加正弦输入或阶跃输入，来测试光纤陀螺的固有频率。但该技术需要改变光纤陀螺的技术状态，不符合光纤陀螺大批量生产的规范，降低了生产效率，给技术状态控制带来不便。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提供了一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法，在探测器输出端叠加正弦输入或阶跃输入，然后通过上位机采集光纤陀螺的角速度输出响应数据，根据响应数据计算得到光纤陀螺的固有频率，本专利技术能够实现光纤陀螺高达十几kHz固有频率的测量，且无需改变光纤陀螺软硬件，适合批量生产，效率高，成本低。
[0009]本专利技术的闭环光纤陀螺固有频率测试方法，通过给光纤陀螺施加一个阶跃输入或一组正弦输入，计算获得其固有频率；其中，正弦输入或阶跃输入叠加在闭环光纤陀螺的探测器的输出信号中；其中，阶跃输入为：幅值为
±
A
i
，频率为的双极性方波，其中，τ为光纤陀螺的渡越时间；正弦输入为：幅值为
±
B
i
、频率为的双极性方波，其中B
i
按正弦规律变
化，变化频率为其中，f
c
为闭环控制电路晶振频率；D
f
为模拟正弦输入的频率；n为累加数据的位数。
[0010]较优的，所述双极性方波的生成方法如下：
[0011]首先根据光纤陀螺闭环控制电路发送的同步时钟对幅值数据A
i
/B
i
进行差分处理，得到一对差分方波：同步时钟为上升沿时，差分输出的一路为A
i
/B
i
，另一路为0；同步时钟为下降沿时，差分输出反向；
[0012]然后将所述差分方波进行运放相减处理，得到一路双极性方波。
[0013]较优的，叠加阶跃输入时，根据光纤陀螺的角速度输出响应的超调量、上升时间计算光纤陀螺的固有频率；叠加正弦输入时，根据光纤陀螺对应的角速度输出幅值计算光纤陀螺的固有频率。
[0014]本专利技术还提供了一种闭环光纤陀螺固有频率测试装置，给光纤陀螺施加一个阶跃输入或一组正弦输入；包括：主控芯片、多通道D/A转换器、晶振、存储器、运放I和运放II；其中，主控芯片与光纤陀螺闭环控制电路、晶振、存储器、上位机连接，根据光线陀螺闭环控制电路输出的同步时钟频率对幅值数据A
i
/B
i
进行差分处理；其中，叠加阶跃输入时，所述同步时钟频率为f
t
：τ为光纤陀螺的渡越时间；叠加正弦输入时，所述同步时钟频率为f
t
：正弦输入频率为f：f
c
为闭环控制电路晶振频率；D
f
为模拟正弦输入的频率数据；n为累加数据的位数；
[0015]多通道D/A转换器根据主控芯片输出的差分处理后的数据生成一对差分方波；运放II对多通道D/A转换器输出的差分方波进行运放相减处理，生成一路双极性方波；运放I将光纤陀螺的探测器输出与运放II输出的双极性方波进行叠加，输出至光纤陀螺的闭环控制电路；
[0016]主控芯片根据光纤陀螺闭环控制电路解算的光纤陀螺数据计算光纤陀螺的固有频率。
[0017]较优的，所述主控芯片为DSP、FPGA。
[0018]较优的，主控芯片进行差分处理时，具体为：当同步时钟为上升沿时，差分输出的一路为A
i
/B
i
，另一路为0；同步时钟为下降沿时，差分输出反向。
[0019]有益效果：
[0020](1)本专利技术可以实现光纤陀螺高达十几kHz固有频率的测量，远高于角振动台几百Hz的测量范围，也可得到比突停台更理想的阶跃响应，因此相对于角振动台、突停台具有更高的测量精度和范围。
[0021](2)在测试固有频率过程中，不需要改变光纤陀螺原有已定型的软、硬件技术状态，且实现电路简单可靠，非常适合光纤陀螺的大批量生产，提高生产效率，节省生产成本。
[0022](3)将光纤陀螺放置在温度试验箱中，可以非常方便地完成全温范围内光纤陀螺固有频率的测试。
附图说明
[0023]图1为本专利技术测试装置构成示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0025]本专利技术提供了一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法，给光纤陀螺施加一组正弦输入或一个阶跃输入，进行固有频率测试，其中，正弦输入/阶跃输入是叠加在光纤陀螺的探测器的输出信号中；当探测器的输出信号中叠加的是阶跃输入，则根据光纤陀螺的角速度输出响应的超调量、上升时间计算光纤陀螺的固有频率；当探测器的输出信号中叠加的是正弦输入，则根据光纤陀螺对应的角速度输出幅值计算光纤陀螺的固有频率。
[0026]其中，正弦输入或阶跃输入均为双极性方波。
[0027]本专利技术的工作模式分为幅值模式和频率模式。主控芯片根据上位机发送的命令数据判断执行哪种模式。上位机发送的数据包含命令数据、幅值数据或频率数据。
[0028](1)在幅值模式下，主控芯片接收的后续数据为模拟光纤陀螺输入角速度的幅值数据A
i
，既阶跃输入的双极性方波的幅值为
±
A
i
，频率与光纤陀螺闭环控制电路输出的同步时钟频率相同；其中，同步时钟的频率与光纤陀螺本征频率相同，并且与探测器输出同步。阶跃输入模式下，同步时钟频率为f...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法，通过给光纤陀螺施加一个阶跃输入或一组正弦输入，计算获得其固有频率；其特征在于，正弦输入或阶跃输入叠加在闭环光纤陀螺的探测器的输出信号中；其中，阶跃输入为：幅值为
±
A
i
，频率为的双极性方波，其中，τ为光纤陀螺的渡越时间；正弦输入为：幅值为
±
B
i
、频率为的双极性方波，其中B
i
按正弦规律变化，变化频率为其中，f
c
为闭环控制电路晶振频率；D
f
为模拟正弦输入的频率；n为累加数据的位数。2.如权利要求1所述的闭环光纤陀螺固有频率测试方法，其特征在于，所述双极性方波的生成方法如下：首先根据光纤陀螺闭环控制电路发送的同步时钟对幅值数据A
i
/B
i
进行差分处理，得到一对差分方波：同步时钟为上升沿时，差分输出的一路为A
i
/B
i，
另一路为0；同步时钟为下降沿时，差分输出反向；然后将所述差分方波进行运放相减处理，得到一路双极性方波。3.如权利要求1或2所述的闭环光纤陀螺固有频率测试方法，其特征在于，叠加阶跃输入时，根据光纤陀螺的角速度输出响应的超调量、上升时间计算光纤陀螺的固有频率；叠加正弦输入时，根据光纤陀螺对应的角速度输出幅值计算光纤陀螺的固有频率。4.一种闭环光纤陀螺固有频率测...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱福祥，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：