【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统。
技术介绍
1、保偏光路组件，由光纤环和y波导集成光学器件、光纤环双端尾纤、y波导双端尾纤及两个保偏熔接点组成，形成光纤陀螺仪中的sagnac干涉仪。在保偏光路组件中，光波信号，在y波导处分光，经光纤环相向传播，后经y波导处合光，成为干涉信号。光纤陀螺，以干涉信号为载体，实现对角速度的敏感。
2、保偏光路组件，是光纤陀螺的核心敏感组件，其性能直接影响光纤陀螺的精度。保偏光路组件的温度特性，受所用光纤环、y波导、光纤环双端尾纤、y波导双端尾纤的盘绕工艺，以及两个保偏熔接点的熔接质量等影响。尤其是光纤环的温度特性，制约了光纤陀螺的全温零偏稳定性。y波导集成光学器件具有偏振、偏置、调制光波的功能，也容易受温度的影响。相比于只对某一光学器件，如光纤环、y波导的测试，增加了保偏熔接点、保偏尾纤(含光纤环尾纤、y波导尾纤)、盘绕工艺的测试，对于高精度光纤陀螺，全温条件下：温度范围-40℃～+60℃，温度变化率：1℃/min，补偿后精度要求不大于0.01°/h(100s，1σ)，保偏熔接点、盘绕工艺的影响不容忽视。以往只关注单一光学器件的温度性能，不能满足高精度以及甚高精度光纤陀螺的温度要求。
3、光纤环双端尾纤、y波导双端尾纤都是保偏光纤，对保偏尾纤进行盘绕并熔接，两端所受应力不同，同样容易受温度的影响。单独进行光纤环、y波导的温度性能筛选，忽略了光纤环双端尾纤、y波导双端尾纤的盘绕工艺，以及两个保偏熔接点的熔接质量，不足以代表整个保偏光路组件的温度特性。因此
4、目前，很多学者通过建立光纤环温度测试与评价系统，判断光纤环的温度性能。建立高精度光波导全温筛选测试方法，进行y波导集成光学器件的温度性能。这些检测方法都只是对单独器件进行温度筛选，很难从单方面评价保偏光路组件的温度指标，不能准确代表光纤陀螺的温度性能。因此，搭建保偏光路组件温度测试与评价系统尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试及指标评价系统，利用该系统，实现光纤陀螺产品补偿后全温零偏稳定性合格率提升。
2、本专利技术的技术方案是：一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，包括掺铒光纤光源、光纤耦合器、保偏光路组件、探测器、温度传感器、光源驱动电路和数字电路、测试工装、测试线缆、测评单元和温箱；其中保偏光路组件包括y波导和光纤环；y波导一侧带有两段保偏尾纤，光纤环带有两段保偏尾纤；通过各自两段保偏尾纤之间的熔接，形成闭合回路；保偏尾纤之间的熔接点称为保偏熔接点；光纤环放在测试工装内，温度传感器放在在光纤环线圈的中心，测试工装放入带隔振地基的温箱中；光源驱动电路、数字电路、电源箱、测评单元之间通过三端口的测试线缆进行电气连接；
3、掺铒光纤光源通过光源驱动电路提供驱动电流产生光信号i1，光信号i1经过光纤耦合器分光后形成光信号i2，光信号i2到达y波导，经过起偏、分光后产生两束线偏振光，两束线偏振光依次经过y波导与光纤环之间的保偏尾纤和保偏熔接点后，进入到光纤环；经过光纤环传播后，两束线偏振光反向再依次经过y波导与光纤环之间的保偏尾纤和保偏熔接点后，到达y波导合光形成附载转速信息的光信号i3；干涉信号i3重新经光纤耦合器分光后形成光信号i4并到达探测器，探测器将接收到的光信号i4转换为电信号；电信号经过数字电路解算后形成三种信号：角速度信号y1、调制信号y2、增益误差信号y3；所述数字电路由前端信号处理电路、数字信号处理逻辑芯片和后端信号处理电路组成；其中，所述前端信号处理电路，包括滤波电路、第一放大电路、模数转换器；所述后端信号处理电路包括第一数模转换器、第二放大电路、切换开关、第二数模转换器、第三放大电路；所述角速度信号y1，代表陀螺敏感外界角速度的信号，并对外输出；所述调制信号y2，作为反馈信号，对y波导进行补偿，形成第一闭环反馈回路；所述增益误差信号y3，作为反馈信号，对第一数模转换器进行补偿，形成第二闭环反馈回路，弥补y波导半波电压变化引起的增益误差；温度传感器将测得的光纤环温度信息同陀螺的输出角速度信号y1打包形成陀螺数据共同上传至测评单元；测评单元根据陀螺的角速度信号y1和温度信息得到评价指标。
4、所述保偏熔接点损耗不大于0.1db，串音值不小于35db；对光纤环、y波导的保偏尾纤在预设路径进行盘绕，盘绕过程中保证光纤无扭转、无挤压、无悬空。
5、所述评价指标，包括保偏光路组件在温度测试下的极差和补偿后标准差；极差用于判断保偏光路组件的温度敏感性，补偿后标准差用于判断保偏光路组件补偿后的精度水平。
6、所述保偏光路组件极差的计算方法为：首先对原始数据进行100s平滑，然后对平滑后的数据进行10s滑动平滑，最后对滑动平滑后的数据，找出最大值、最小值相减即可得到极差。
7、所述保偏光路组件极差的具体计算过程为：
8、设保偏光路组件的原始输出角速度数据为b，采样时间为t，则100s平滑后的数据为：
9、
10、其中，i代表数据的个数，代表100s内采集到的总数据个数；mean()代表对括号里面所有数据求平均值；
11、对100s平滑后的数据进行10s滑动平滑，获得更光滑的曲线，所述10s平滑后的数据为
12、
13、其中，代表10s内采集到的总数据个数；
14、用更光滑的曲线中的最大值与最小值相减，即得到温度极差。
15、采集保偏光路组件角速度数据前，将保偏光路组件放置在温箱中，将温箱温度设置-40℃保持3小时，之后以温度变化率1℃/min升至60℃，再保持3小时。
16、所述保偏光路组件补偿后标准差的计算方法为：
17、设原始输出角速度数据为b，采样时间为t，温度信息为t；
18、利用前后变化的温度差值与时间的比值作为温度变化率；其中t为温度信息，t为采样时间，δt为时间间隔；
19、设以温度信息为基础的衍生信号t、t2、t3、…,依次为x1,x2,…,xm；
20、设有x1,x2,…,xm个变量，则多元线性回归模型记为式
21、b＝β0+β1x1+β2x2+…+βmxm+ε
22、其中β0,β1,…βm是m+1个未知数；如果获得n组观测数据，则线性回归模型为
23、
24、写成矩阵形式为
25、
26、其中
27、
28、多元线性回归方程的未知数通常采用最小二乘估计，利用最小二乘估计值为
29、
30、则普通最小二乘法下的样本回归模型式
31、
32、则补偿后的输出角速度数据为求取的标准差作为保偏光路组件补偿后标准差。...
【技术保护点】
1.一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，包括掺铒光纤光源(1)、光纤耦合器(2)、保偏光路组件(3)、探测器(4)、温度传感器(5)、光源驱动电路(6)和数字电路(7)、测试工装(8)、测试线缆(9)、测评单元(11)和温箱(12)；其中保偏光路组件(3)包括Y波导和光纤环；Y波导一侧带有两段保偏尾纤，光纤环带有两段保偏尾纤；通过各自两段保偏尾纤之间的熔接，形成闭合回路；保偏尾纤之间的熔接点称为保偏熔接点；光纤环放在测试工装(8)内，温度传感器(5)放在在光纤环线圈的中心，测试工装(8)放入带隔振地基的温箱(12)中；光源驱动电路(6)、数字电路(7)、电源箱(10)、测评单元(11)之间通过三端口的测试线缆(9)进行电气连接；
2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，所述保偏熔接点损耗不大于0.1dB，串音值不小于35dB；对光纤环、Y波导的保偏尾纤在预设路径进行盘绕，盘绕过程中保证光纤无扭转、无挤压、无悬空。
3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，所述
4.根据权利要求3所述的一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，所述保偏光路组件极差的计算方法为：首先对原始数据进行100s平滑，然后对平滑后的数据进行10s滑动平滑，最后对滑动平滑后的数据，找出最大值、最小值相减即可得到极差。
5.根据权利要求4所述的一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，所述保偏光路组件极差的具体计算过程为：
6.根据权利要求5所述的一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，采集保偏光路组件(3)角速度数据前，将保偏光路组件(3)放置在温箱(12)中，将温箱(12)温度设置-40℃保持3小时，之后以温度变化率1℃/min升至60℃，再保持3小时。
7.根据权利要求4所述的一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，所述保偏光路组件补偿后标准差的计算方法为：
8.根据权利要求7所述的一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，采集保偏光路组件(3)角速度和温度数据前，将保偏光路组件(3)放置在温箱(12)中，将温箱(12)温度设置-40℃保持3小时，之后以温度变化率1℃/min升至60℃，再保持3小时。
9.根据权利要求3所述的对光纤陀螺保偏光路组件进行评价的方法，其特征在于，在开始测试前，还包括对系统进行实验前检测，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，包括掺铒光纤光源(1)、光纤耦合器(2)、保偏光路组件(3)、探测器(4)、温度传感器(5)、光源驱动电路(6)和数字电路(7)、测试工装(8)、测试线缆(9)、测评单元(11)和温箱(12)；其中保偏光路组件(3)包括y波导和光纤环；y波导一侧带有两段保偏尾纤，光纤环带有两段保偏尾纤；通过各自两段保偏尾纤之间的熔接，形成闭合回路；保偏尾纤之间的熔接点称为保偏熔接点；光纤环放在测试工装(8)内，温度传感器(5)放在在光纤环线圈的中心，测试工装(8)放入带隔振地基的温箱(12)中；光源驱动电路(6)、数字电路(7)、电源箱(10)、测评单元(11)之间通过三端口的测试线缆(9)进行电气连接；
2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，所述保偏熔接点损耗不大于0.1db，串音值不小于35db；对光纤环、y波导的保偏尾纤在预设路径进行盘绕，盘绕过程中保证光纤无扭转、无挤压、无悬空。
3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺保偏光路组件温度测试与评价系统，其特征在于，所述评价指标，包括保偏光路组件(3)在温度测试下的极差和补偿后标准差；极差用于判断保偏光路组件(3)的温度敏感性，补偿后标准差用于判断保偏光路组件(3)补偿后的精度水平。
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘元元，冯文帅，张家旗，李凯钰，吴旭东，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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