[发明专利]一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法

摘要

本发明涉及一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法，属于光纤陀螺技术领域。本发明的光纤陀螺用检测电路噪声特性测试方法，解决了光纤陀螺用检测电路调试过程中，为了提高调试阶段的有效性，需要对检测电路板噪声特性进行测试的问题。该方法利用检测电路板的A/D转换模块和数字信号处理模块等内部硬件资源，利用光纤陀螺类似的差分信号解调方案，对前置放大滤波模块和D/A输出驱动模块的噪声特性进行测试，通过测试结果来评价检测电路板的噪声性能，提高检测电路板调试有效性，避免性能不合格电路板流入光纤陀螺整机装配生产中，保证了成品率。该方法也可用于光纤陀螺用检测电路的设计验证，指导光纤陀螺用检测电路设计方案的优化改进。

主权项

1.一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步：搭建检测电路板测试系统该系统包括：直流稳压电源(1)、待测检测电路板(2)、测试设备(3)和测试计算机(4)，该系统中，在直流稳压电源(1)供电的条件下，待测检测电路板(2)将空载时内部前置放大滤波模块的噪声信号通过内部A/D转换模块转换为数字噪声信号，然后经内部数字信号处理模块解调出噪声数据，最后通过内部数字通信模块发送给测试设备(3)，测试设备(3)将噪声数据转发到测试计算机(4)，测试计算机(4)接收测试得到的解调数据；第2步：设定噪声解调周期T待测检测电路板(2)的噪声解调周期与光纤陀螺的解调周期相同，设光纤陀螺使用的光纤环长度为L，光纤陀螺的解调周期为其光纤环渡越时间τ的2倍，光纤环的渡越时间由公式(1)表示，待测检测电路板(2)噪声解调周期T也为光纤陀螺的光纤环渡越时间的2倍，由公式(2)计算得到；其中，n代表光纤的折射率为1.54，L代表光纤陀螺光纤环长度，c代表真空中的光速，τ表示光纤陀螺用光纤环的渡越时间；第3步：利用待测检测电路板(2)的数字信号处理模块实现噪声数据的差分解调，得到噪声原始数据；具体方法如下：数字信号处理模块产生A/D转换模块需要的采样时钟，周期为t_AD，t_AD＝T/2N，N为大于1的正整数，对检测电路板的前置滤波放大模块空载信号数据进行采样，将噪声解调周期平分为2个半周期，其中第一个半周期为正半周期、另一个半周期为负半周期，在正半周期共采样N次，选取其中的k个数据进行累加，0<k<N，采用公式(3)得到D₊；同样，负半周期选取同样位置的k个采样数据，累加得到D_‑，按照公式(4)计算得到一个噪声解调周期内的噪声数据ΔD；ΔD＝D₊‑D_‑(4)其中，k为周期选取的采样数据个数，Di为第i个采样数据，D₊是解调正半周期k个数据累积和，D_‑为解调负半周期k个数据累积和，ΔD是一个噪声解调周期内的噪声数据；设检测电路板的数字通信模块的通信周期为N’，将通信周期内的m个噪声解调周期的噪声数据ΔD₁、ΔD₂、ΔD₃、﹒﹒﹒、ΔD_m进行累积，用公式(5)得到累积的噪声原始数据ΔD_C，通过数字通信模块发送到测试计算机，m＝N’/T；其中，ΔD_i是一个通信周期内，第i个噪声解调周期的噪声数据，ΔD_C是一个通信周期累积到的噪声原始数据；第4步：分析所述噪声原始数据，评价前置滤波放大模块的输出特性；设测试时间为t，1秒内共采集到噪声原始数据个数为M，组成的数据集合为{ΔD_Ci，i＝1，2，3，…，M}，求第i秒的M个数据的均值为ΔD_Ci，按照公式(6)计算t秒测试时间内的测试数据均值按照公式(7)计算t个数据的标准差ΔD_CM；其中，t是测试时间，ΔD_Ci是1秒内噪声原始数据的均值，是测试时间t内噪声测试数据的均值，ΔD_CM是t内噪声测试数据的标准差；用ΔD_CM的大小评价检测电路板前置滤波放大模块的噪声特性；设置噪声均值和标准差ΔD_CM的参考值范围，对检测电路板的前置滤波放大模块噪声特性是否满足要求进行评价；第5步：设置方波信号，测试待测检测电路板(2)的综合噪声特性把待测检测电路板(2)内部的D/A驱动输出模块与前置滤波放大模块的输入端连接，通过待测检测电路板(2)的数字信号处理模块，产生周期为T的方波信号，将该方波信号叠加到D/A输出驱动模块的噪声一起输入到前置放大滤波模块；重复第3步，按照第4步中公式(7)计算噪声解调数据的标准差，然后设置标准差ΔD_CM的参考值范围，对待测检测电路板2的噪声特性是否满足要求进行评价。