[发明专利]一种光纤陀螺光纤环温度测试与评价系统

说明书

一种光纤陀螺光纤环温度测试与评价系统，对光纤环的温度性能进行测试及评价，光纤环、测环工装，放入带隔振地基的温箱内。其它光学器件、陀螺电路均放在温箱外。利用测试线缆，连接光纤陀螺、计算机、电源箱。通电正确后，开启各设备，对陀螺输出数据进行监测并保存。首先对整套测试系统的常温、恒定温度点精度进行测试，满足要求后才可用于温度循环测试。利用大量的温度测试结果，分析了基于Shupe系数的线性误差和线性补偿后的非线性误差，两者共同构成光纤环的评价指标。最后，配有专门的光纤陀螺光纤环处理系统，操作简单快捷，避免代码更改。经筛选后的光纤环，提高了光纤陀螺温度合格率。

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺光纤环温度测试与评价系统。

背景技术

光纤环作为光纤陀螺的核心敏感元件，其性能直接影响光纤陀螺的精度。尤其是温度特性，制约了光纤陀螺的全温零偏稳定性。为了确保光纤陀螺的全温精度，提高光纤陀螺的合格率，装配前需要对光纤环进行筛选。光纤环的温度特性，受所用光纤、胶、绕制工艺、固胶工艺等影响，很难从单方面评价光纤环的温度指标。因此，如何测试及评价光纤环尤为重要，不但有助于光纤环性能的提升，而且能够提高光纤陀螺的精度和生产效率。

目前，很多学者通过监测绕环过程的参数，控制最终光纤成环的质量。如利用机器视觉非接触测量方法，建立了光纤环绕制长度实时精确测量系统。或设计基于机器视觉的实时监测系统，及时纠正绕线不均匀、爬线、断线等情况。绕成环后，利用应力或偏振串扰分析仪获得光纤环的应力或串扰分布，根据被测量分布的波动情况，反映光纤环的缠绕质量。这些检测方法都只是对光纤环常温状态下的某些特定参数进行判断，不能准确反映光纤环的温度特性。为了测试光纤环温度特性，有的学者搭建光纤环测试光路，比较光纤环两端在升温条件下输出光功率及其差值，判断光纤环的好坏。这种评价方法只是定性的判断光纤环质量好坏，没有给出光纤环质量与光纤陀螺全温精度的关系。

为了建立光纤环质量与光纤陀螺全温精度的关系，搭建光纤环温度测试系统，所用元器件与光纤陀螺产品保持一致。根据测试结果，给出全温条件下，评价光纤环质量的两个指标：线性误差和非线性误差。该指标不但能够判断光纤环的质量，而且能够给出光纤环质量与光纤陀螺全温精度的关系。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种光纤陀螺光纤环温度测试及指标评价系统，利用该系统，实现光纤陀螺装配后整表的全温精度，补偿后零偏稳定性优于0.01°/h。

本发明的技术解决方案是：一种光纤陀螺光纤环温度测试与评价系统，包括测试系统和评价系统；

测试系统包括光路部分、电路部分、测试设备；

光路部分包括掺铒光纤光源、耦合器、Y波导集成光学器件、光纤环、探测器；电路部分包括温度传感器、掺铒光纤光源驱动电路、带通滤波器、AD转换器、数字信号处理电路、DA转换器和放大器；测试设备包括检测装置壳体、温箱、计算机；

光纤环放在检测装置壳体内，温度传感器设置在光纤环中心，检测装置壳体放入带隔振地基的温箱；

掺铒光纤光源由掺铒光纤光源驱动电路提供驱动电流，产生平坦光谱信号，光谱信号经过耦合器后到达Y波导集成光学器件，产生两束线偏振光进入光纤环，经过光纤环传播后，两束线偏振光反向经Y波导集成光学器件、耦合器后到达探测器，探测器将光信号转换为电流信号；

探测器产生的电流信号经带通滤波器后变为交流信号，再经过A/D转换器转换为数字信号，在数字信号处理电路内部完成数字解调、数字积分以及数字滤波获得陀螺的输出角速度，同时，数字信号处理电路将陀螺的输出角速度积分产生数字阶梯波，数字阶梯波通过D/A转换器和放大器作为反馈信号施加到Y波导集成光学器件上，补偿因输入引起的Sagnac相移，实现数字闭环控制；

温度传感器测得的温度信息发给电路部分中的数据传递接口，温度信息同陀螺的输出角速度信息打包形成陀螺数据共同上传至计算机；