一种测量光纤陀螺带宽的方法技术

本发明专利技术公开了一种测量光纤陀螺带宽的方法。它的步骤如下：1)由突停台1产生角速度阶跃信号作为光纤陀螺2的带宽测试输入信号，突停台产生的输入阶跃信号上升时间小于10微秒，截止频率大于100千赫兹，覆盖了光纤陀螺2的带宽范围；2)由信号采集系统3高速采集光纤陀螺2的阶跃响应信号并上传数据处理系统4，信号采集系统3采集光纤陀螺数据的时间周期tc小于5微秒，典型值为3微秒；3)由数据处理系统4解算得到阶跃响应信号的上升时间及光纤陀螺2带宽。本发明专利技术不需要复杂的控制方法及仪器设备，操作简单，测量范围大，能够快速、准确的测量光纤陀螺的带宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，能够快速准确的测量光学陀螺的带宽。
技术介绍
光纤陀螺是一种基于光学赛格奈克效应的角速度传感器。频率特性是衡量光纤陀螺动态性能的一项重要指标，频率特性测试也是衡量光纤陀螺性能的一项重要内容。在光纤陀螺的通频带中，光纤陀螺不失真的反映角速度信号。传统的测试光纤陀螺带宽的方法有采用角振动台测量带宽或者采用在反馈阶梯波上输入正弦波模拟角速度输入来测量光纤陀螺频率特性。采用角振动台测量光纤陀螺带宽有其局限性角振动台的频率上限不高，一般小于200hz，而光纤陀螺却是大带宽的传感器，典型光纤陀螺带宽能达到2000hz左右，角振动台无法在全频带测量光纤陀螺带宽。当光纤陀螺的频带高于角振动台的频率上限时，角振动台就无法测量光纤陀螺的频率特性。 采用输入正弦波模拟角速度输入测量光纤陀螺的方法通过在反馈阶梯波上输入等效不同频率正弦波来模拟角速度输入，对光纤陀螺解调输出波形幅值进行判断得到光纤陀螺带宽。这种方法是一种模拟仿真输入角速度来测试光纤陀螺带宽的方法，与实际光纤陀螺应用环境和角速度输入方式有差距，不能真实反映光纤陀螺的带宽。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前光纤陀螺研究中，光纤陀螺带宽的测试问题提供一种简单的测试光纤陀螺带宽的方法，利用预先建立的模型，通过输入一个阶跃信号，测量光纤陀螺的阶跃响应曲线，从而得到阶跃响应信号上升时间，进而得到光纤陀螺的带宽。测量光纤陀螺带宽的方法的步骤如下1).由突停台1产生角速度阶跃信号作为光纤陀螺2的带宽测试输入信号，突停台产生的输入阶跃信号上升时间小于10微秒，截止频率大于100千赫兹，覆盖了光纤陀螺2的带宽范围；2).由信号采集系统3高速采集光纤陀螺2的阶跃响应信号并上传数据处理系统4，信号采集系统3采集光纤陀螺数据的时间周期t。小于5微秒，典型值为3微秒；3).由数据处理系统4解算得到阶跃响应信号的上升时间及光纤陀螺2带宽。所述的由数据处理系统4解算得到阶跃响应信号的上升时间及光纤陀螺2带宽步骤为(1)数据处理系统4判断光纤陀螺阶跃响应信号的变化时刻和稳定时刻。阶跃信号输入前，光纤陀螺2以稳定角速度0^旋转，光纤陀螺2输出值为kX b，其中k为光纤陀螺标度因数，OOb为角速度。阶跃信号输入后，光纤陀螺2的输出发生变化。光纤陀螺2输出值变为0.9XkX 0^的时刻记为光纤陀螺阶跃响应信号的变化时刻，光纤陀螺2输出值变为0. IXkX OOb的时刻记为光纤陀螺阶跃响应信号的稳定时刻；(2)通过计算阶跃响应信号变化时刻与稳定时刻之间信号采集系统的采集周期的个数及采集周期长度来解算阶跃响应信号的上升时间。变化时刻信号采集系统3的采集周期序号为kb，稳定时刻采集周期序号为ke，两时刻之间的采集周期个数为(ke-kb)，则上升时间 tr=(ke-kb) Xtc ；(3)由光纤陀螺2阶跃响应信号上升时间得其带宽f=l/tr=l/[(ke-kb) XtJ。本方法的有益效应提供了一种简单并且能够实际应用的测量光纤陀螺带宽的方法。运用该方法能够在很短时间内得到光纤陀螺的带宽，测量范围大。附图说明图1是测量光纤陀螺带宽的方法的原理图； 图2是突停台运转过程示意图3是突停台停止过程示意图； 图4是光纤陀螺阶跃响应信号的模拟图； 图5是光纤陀螺阶跃响应信号的实测图。图中突停台1、光纤陀螺2、信号采集系统3、数据处理系统4、突停台台面5、突停台台面刚性块6、电磁铁7、模拟阶跃信号输入曲线8、模拟光纤陀螺阶跃响应曲线9、实测阶跃信号输入曲线10、实测光纤陀螺阶跃响应曲线11。具体实施例方式本专利技术的原理光纤陀螺是角速度传感器，从角速度输入到光纤陀螺输出是一个信号处理过程。理论上，光纤陀螺的输出增益和相位差与角速度输入频率(O无关。但光纤陀螺的传递函数为一个惯性环节。在角速度输入到光纤陀螺输出过程中，光纤陀螺是一个低通滤波器，对于不在光纤陀螺通频带内的角速度信号，光纤陀螺不能无失真的反映角速度值。根据信号与系统原理，在理想低通滤波器的截止频率范围内，低通滤波器的频域特性可以表示为权利要求1.，其特征在于它的步骤如下1)·由突停台1产生角速度阶跃信号作为光纤陀螺2的带宽测试输入信号，突停台产生的输入阶跃信号上升时间小于10微秒，截止频率大于100千赫兹，覆盖了光纤陀螺2的带宽范围；2).由信号采集系统3高速采集光纤陀螺2的阶跃响应信号并上传数据处理系统4，信号采集系统3采集光纤陀螺2的时间周期t。小于5微秒，典型值为3微秒；3).由数据处理系统4解算得到阶跃响应信号的上升时间及光纤陀螺2的带宽。2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的由数据处理系统4解算得到阶跃响应信号的上升时间及光纤陀螺2的带宽步骤为(1)数据处理系统4判断光纤陀螺阶跃响应信号的变化时刻和稳定时刻；阶跃信号输入前，光纤陀螺2以稳定角速度 b旋转，光纤陀螺2输出值为kX b，其中k为光纤陀螺标度因数， ^为角速度，阶跃信号输入后，光纤陀螺2的输出发生变化，光纤陀螺2输出值变为0. 9XkX (Ob的时刻记为光纤陀螺阶跃响应信号的变化时刻，光纤陀螺2输出值变为0. IXkX oob的时刻记为光纤陀螺阶跃响应信号的稳定时刻；(2)通过计算阶跃响应信号变化时刻与稳定时刻之间信号采集系统的采集周期的个数及采集周期长度来解算阶跃响应信号的上升时间；变化时刻信号采集系统3的采集周期序号为kb，稳定时刻采集周期序号为ke，两时刻之间的采集周期个数为(ke_kb)，则上升时间tr=(k「kb) Xtc ；(3)由光纤陀螺2阶跃响应信号上升时间得其带宽f=l/tr=l/[(ke-kb) XtJ。全文摘要本专利技术公开了。它的步骤如下1)由突停台1产生角速度阶跃信号作为光纤陀螺2的带宽测试输入信号，突停台产生的输入阶跃信号上升时间小于10微秒，截止频率大于100千赫兹，覆盖了光纤陀螺2的带宽范围；2)由信号采集系统3高速采集光纤陀螺2的阶跃响应信号并上传数据处理系统4，信号采集系统3采集光纤陀螺数据的时间周期tc小于5微秒，典型值为3微秒；3)由数据处理系统4解算得到阶跃响应信号的上升时间及光纤陀螺2带宽。本专利技术不需要复杂的控制方法及仪器设备，操作简单，测量范围大，能够快速、准确的测量光纤陀螺的带宽。文档编号G01C25/00GK102175264SQ20111002433公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月23日 优先权日2011年1月23日专利技术者刘瑞, 张超, 王磊, 舒晓武, 薛宁, 陈杏藩 申请人:浙江大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种测量光纤陀螺带宽的方法，其特征在于它的步骤如下：１）　．由突停台１产生角速度阶跃信号作为光纤陀螺２的带宽测试输入信号，突停台产生的输入阶跃信号上升时间小于１０微秒，截止频率大于１００千赫兹，覆盖了光纤陀螺２的带宽范围；２）．由信号采集系统３高速采集光纤陀螺２的阶跃响应信号并上传数据处理系统４，信号采集系统３采集光纤陀螺２的时间周期ｔｃ小于５微秒，典型值为３微秒；３）．由数据处理系统４解算得到阶跃响应信号的上升时间及光纤陀螺２的带宽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛宁，刘瑞，张超，王磊，舒晓武，陈杏藩，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86