CN103791917A - 光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置及方法 - Google Patents

光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103791917A
CN103791917A CN201410011135.8A CN201410011135A CN103791917A CN 103791917 A CN103791917 A CN 103791917A CN 201410011135 A CN201410011135 A CN 201410011135A CN 103791917 A CN103791917 A CN 103791917A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
optical fibre
vibration
fibre gyro
coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410011135.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103791917B (zh
Inventor
张登伟
董丹丹
车双良
舒晓武
刘承
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201410011135.8A priority Critical patent/CN103791917B/zh
Publication of CN103791917A publication Critical patent/CN103791917A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103791917B publication Critical patent/CN103791917B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置及方法。测试装置包括振动台、工装、温度控制***、光纤陀螺、盖子，本发明的测试方法是将光纤陀螺及温度控制***固定在振动平台上，通过温度控制***控制光纤陀螺的环境温度分别测试在不同温度条件下光纤陀螺的输出，以及不同温度下，同时施加频率为10Hz-2kHz，加速度为5g的振动，得到光纤陀螺的振动-温度交联耦合度，从而评价在振动-温度共同作用下光纤陀螺的零偏及零偏稳定性，为进一步提高光纤陀螺的振动-温度环境适应性提供研究基础。本发明的测试方法能应用于测试在光纤陀螺的输出中振动影响与温度影响是否存在耦合；并能够评价光纤陀螺振动-温度交联耦合度。

Description

光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置及方法
技术领域
本发明涉及光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试领域，尤其涉及一种光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置及方法。
背景技术
光纤陀螺是一种完全自主的角速度传感器，具有全固态、长寿命等独特优点，在多个领域内被大量使用。光纤陀螺实际应用中，存在包括温度、振动、磁场、辐射等恶劣环境，严重影响了陀螺的性能。其中，振动特性和温度特性是光纤陀螺工程化和实用化的重要指标。振动会给光纤陀螺的敏感元件—光纤环带来附加调制效应，当受到来自外界的振动影响时，因受其自身结构、绕环工艺以及封装工艺的限制，光纤环的几何尺寸可能会发生形变并引起光纤应力分布的变化，进而导致光纤陀螺中产生一个非互易相移，造成光纤陀螺的相位误差，直接影响了陀螺的输出精度。温度引起的非互易shupe误差，它与旋转引起的萨格奈克相移无法区分，使光纤陀螺的输出产生大的偏置误差并限制其应用。因此很有必要对光纤陀螺的振动及温度特性进行分析和测试。
目前国内在研究光纤陀螺振动-温度交联耦合度测评方面，没有专用的测试方法和设备，给实验和研究带来了极大的不便。本发明提出了一种光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法，它不仅能方便地测试振动，温度单独作用时光纤陀螺的输出变化，而且能测试振动-温度共同作用时光纤陀螺的输出变化，为光纤陀螺振动-温度交联耦合度的研究及评测打下了基础。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种一种光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置及方法。
本发明的技术方案如下：
光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置包括振动台、工装、温度控制***、光纤陀螺、盖子，振动台包括振动台基座、振动台台面，温度控制***包括加热模块、温度传感器、温度采集模块、温度控制模块、温度设定模块，振动台基座上设置有振动台台面，振动台台面上设置有工装，工装内部设有凹槽，加热模块设置在工装的凹槽内，加热模块上设有温度传感器、光纤陀螺，盖子盖在工装上，温度传感器与温度采集模块连接，加热模块与温度控制模块连接，温度设定模块与温度控制模块相连。
光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法的步骤如下：
1)将温度控制***中的加热模块通过工装固定于振动台台面上，将光纤陀螺、温度传感器分别固定于加热模块上，温度传感器与温度采集模块连接，加热模块与温度控制模块连接，光纤陀螺和数据采集处理***连接；
2)振动台静止，开启光纤陀螺，打开温度控制***，在温度设定模块设置温度控制***的温度为20℃，通过温度控制模块、加热模块、温度传感器及温度采集模块构成的闭环控制***来确保光纤陀螺的环境温度为恒温20℃；
3)开启数据采集处理***采集光纤陀螺的输出数据T分钟，得到温度为20℃时光纤陀螺的零偏；
4)开启振动台，控制振动台产生频率为10Hz-2kHz、加速度为5g的振动，通过数据采集处理***采集光纤陀螺的输出数据T分钟，关闭振动台，得到温度为20℃、振动条件下的光纤陀螺的零偏；
5)计算温度为20℃、频率为10Hz-2KHz、加速度为5g的振动条件下的光纤陀螺振动-温度交联耦合度，；
6)振动台静止，开启光纤陀螺，打开温度控制***，在温度设定模块设置温度控制***的温度分别为恒温30℃、40℃、50℃、60℃，重复步骤3）～步骤5），得到振动频率为10Hz-2kHz，加速度为5g的条件下，温度为30℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、温度为40℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、温度为50℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、温度为60℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度；
7)取测得的不同温度条件下的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、、、、中的最大值作为光纤陀螺振动-温度交联耦合度。
所述的温度传感器采用热敏电阻，测温范围为-40℃～125℃。所述的测量时间T分钟，在测量过程中要求T大于1。所述的步骤3）中的光纤陀螺的零偏和所述的步骤4）中的光纤陀螺的零偏是光纤陀螺的输出数据在测量时间T内的平均值。
本发明与现有技术相比的优势在于：（1）本发明的测试方法能应用于测试在光纤陀螺的输出中振动影响与温度影响是否存在耦合；（2）本发明的测试方法能够评价光纤陀螺振动-温度交联耦合度。
附图说明
图1为光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置结构示意图；
图2为光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置温度控制***框图；
图中：1、振动台基座；2、振动台台面；3、工装；4、加热模块；5、温度传感器；6、光纤陀螺；7、盖子。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如附图1和附图2所示，光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置包括振动台、工装3、温度控制***、光纤陀螺6、盖子7，振动台包括振动台基座1、振动台台面2，温度控制***包括加热模块4、温度传感器5、温度采集模块、温度控制模块、温度设定模块，振动台基座1上设置有振动台台面2，振动台台面2上设置有工装3，工装3内部设有凹槽，加热模块4设置在工装3的凹槽内，加热模块4上设有温度传感器5、光纤陀螺6，盖子7盖在工装3上，温度传感器5与温度采集模块连接，加热模块4与温度控制模块连接，温度设定模块与温度控制模块相连。
将光纤陀螺6和加热模块4用工装3固定在振动台台面2上，将4个温度传感器5固定在加热模块4上，分布在4个不同位置进行温度信号的采集。振动台与控制计算机通过数据线连接，数据线一方面将控制计算机的控制指令发送给振动台，一方面将振动台的振动响应反馈给控制计算机，以使振动台在控制计算机的控制下，产生各种准确的振动响应，使固定在振动台上的光纤陀螺6处于所要求的振动环境中。温度控制***包括温度设定模块、温度控制模块、加热模块4、温度传感器5及温度采集模块，其构成的闭环控制***确保了光纤陀螺处于所要求的温度环境中。
光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法的步骤如下：
1)将温度控制***中的加热模块4通过工装3固定于振动台台面2上，将光纤陀螺6、温度传感器5分别固定于加热模块4上，温度传感器5与温度采集模块连接，加热模块4与温度控制模块连接，光纤陀螺6和数据采集处理***连接；
2)振动台静止，开启光纤陀螺6，打开温度控制***，在温度设定模块设置温度控制***的温度为20℃，通过温度控制模块、加热模块4、温度传感器5及温度采集模块构成的闭环控制***来确保光纤陀螺6的环境温度为恒温20℃；
3)开启数据采集处理***采集光纤陀螺6的输出数据T分钟，得到温度为20℃时光纤陀螺的零偏；
4)开启振动台，控制振动台产生频率为10Hz-2kHz、加速度为5g的振动，通过数据采集处理***采集光纤陀螺6的输出数据T分钟，关闭振动台，得到温度为20℃、振动条件下的光纤陀螺的零偏；
5)计算温度为20℃、频率为10Hz-2KHz、加速度为5g的振动条件下的光纤陀螺振动-温度交联耦合度，；
6)振动台静止，开启光纤陀螺6，打开温度控制***，在温度设定模块设置温度控制***的温度分别为恒温30℃、40℃、50℃、60℃，重复步骤3）～步骤5），得到振动频率为10Hz-2kHz，加速度为5g的条件下，温度为30℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、温度为40℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、温度为50℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、温度为60℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度；
7)取测得的不同温度条件下的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、、、、中的最大值作为光纤陀螺振动-温度交联耦合度。
所述的温度传感器5采用热敏电阻，测温范围为-40℃～125℃，满足本发明测试中的温度范围要求；所述的测量时间T分钟，在测量过程中要求T大于1；所述的步骤3）中的光纤陀螺6的零偏和所述的步骤4）中的光纤陀螺6的零偏是光纤陀螺6的输出数据在测量时间T内的平均值。

Claims (5)

1.一种光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置，其特征在于：包括振动台、工装（3）、温度控制***、光纤陀螺（6）、盖子（7），振动台包括振动台基座（1）、振动台台面（2），温度控制***包括加热模块（4）、温度传感器（5）、温度采集模块、温度控制模块、温度设定模块，振动台基座（1）上设置有振动台台面(2)，振动台台面（2）上设置有工装（3），工装（3）内部设有凹槽，加热模块（4）设置在工装（3）的凹槽内，加热模块（4）上设有温度传感器（5）、光纤陀螺（6），盖子（7）盖在工装（3）上，温度传感器（5）与温度采集模块连接，加热模块（4）与温度控制模块连接，温度设定模块与温度控制模块相连。
2.一种使用如权利要求1所述光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置的测试方法，其特征在于它的步骤如下：
1）将温度控制***中的加热模块（4）通过工装（3）固定于振动台台面（2）上，将光纤陀螺（6）、温度传感器（5）分别固定于加热模块（4）上，温度传感器（5）与温度采集模块连接，加热模块（4）与温度控制模块连接，光纤陀螺（6）和数据采集处理***连接；
2)振动台静止，开启光纤陀螺（6），打开温度控制***，在温度设定模块设置温度控制***的温度为20℃，通过温度控制模块、加热模块（4）、温度传感器（5）及温度采集模块构成的闭环控制***来确保光纤陀螺（6）的环境温度为恒温20℃；
3)开启数据采集处理***采集光纤陀螺（6）的输出数据T分钟，得到温度为20℃时光纤陀螺的零偏；
4)开启振动台，控制振动台产生频率为10Hz-2kHz、加速度为5g的振动，通过数据采集处理***采集光纤陀螺（6）的输出数据T分钟，关闭振动台，得到温度为20℃、振动条件下的光纤陀螺的零偏；
5)计算温度为20℃、频率为10Hz-2KHz、加速度为5g的振动条件下的光纤陀螺振动-温度交联耦合度，；
6)振动台静止，开启光纤陀螺（6），打开温度控制***，在温度设定模块设置温度控制***的温度分别为恒温30℃、40℃、50℃、60℃，重复步骤3）～步骤5），得到振动频率为10Hz-2kHz，加速度为5g的条件下，温度为30℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、温度为40℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、温度为50℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、温度为60℃时的光纤陀螺振动-温度交联耦合度；
7)取测得的不同温度条件下的光纤陀螺振动-温度交联耦合度、、、、中的最大值作为光纤陀螺振动-温度交联耦合度。
3.如权利要求2所述的一种光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法，其特征在于所述的温度传感器（5）采用热敏电阻，测温范围为-40℃～125℃。
4.如权利要求2所述的一种光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法，其特征在于所述的测量时间T分钟，在测量过程中要求T大于1。
5.如权利要求2所述的一种光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法，其特征在于所述的步骤3）中的光纤陀螺（6）的零偏和所述的步骤4）中的光纤陀螺（6）的零偏是光纤陀螺（6）的输出数据在测量时间T内的平均值。
CN201410011135.8A 2014-01-10 2014-01-10 光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法 Expired - Fee Related CN103791917B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410011135.8A CN103791917B (zh) 2014-01-10 2014-01-10 光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410011135.8A CN103791917B (zh) 2014-01-10 2014-01-10 光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103791917A true CN103791917A (zh) 2014-05-14
CN103791917B CN103791917B (zh) 2017-01-04

Family

ID=50667799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410011135.8A Expired - Fee Related CN103791917B (zh) 2014-01-10 2014-01-10 光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103791917B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104406608A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 陕西宝成航空仪表有限责任公司 陀螺静平衡用振动台
CN104400474A (zh) * 2014-10-16 2015-03-11 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 基于旋转超声的高精度陀螺动圈骨架加工工艺和专用工装
CN105547629A (zh) * 2016-02-22 2016-05-04 金陵科技学院 一种Mach-Zehnder光纤干涉仪振动影响测试***
CN106643789A (zh) * 2016-09-18 2017-05-10 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种加速度‑温度复合的控制方法及校准设备
CN110146109A (zh) * 2019-05-17 2019-08-20 浙江大学 一种光纤陀螺磁温交联耦合误差的二维补偿方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0629839A1 (en) * 1993-06-21 1994-12-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. Adjusting apparatus of vibrating gyroscope
RU2256880C1 (ru) * 2004-10-12 2005-07-20 Мезенцев Александр Павлович Способ комплексных испытаний бесплатформенных инерциальных измерительных блоков на основе микромеханических гироскопов и акселерометров и устройство для его осуществления
CN102322874A (zh) * 2011-09-15 2012-01-18 武汉武大卓越科技有限责任公司 一种简易光纤陀螺仪性能参数标定方法
CN102353387A (zh) * 2011-08-25 2012-02-15 西安电子科技大学 光纤陀螺指标参数自动化测试***及方法
CN103344255A (zh) * 2013-06-28 2013-10-09 湖南航天远望测控技术有限公司 一种新型光纤环性能评测装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0629839A1 (en) * 1993-06-21 1994-12-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. Adjusting apparatus of vibrating gyroscope
RU2256880C1 (ru) * 2004-10-12 2005-07-20 Мезенцев Александр Павлович Способ комплексных испытаний бесплатформенных инерциальных измерительных блоков на основе микромеханических гироскопов и акселерометров и устройство для его осуществления
CN102353387A (zh) * 2011-08-25 2012-02-15 西安电子科技大学 光纤陀螺指标参数自动化测试***及方法
CN102322874A (zh) * 2011-09-15 2012-01-18 武汉武大卓越科技有限责任公司 一种简易光纤陀螺仪性能参数标定方法
CN103344255A (zh) * 2013-06-28 2013-10-09 湖南航天远望测控技术有限公司 一种新型光纤环性能评测装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104400474A (zh) * 2014-10-16 2015-03-11 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 基于旋转超声的高精度陀螺动圈骨架加工工艺和专用工装
CN104400474B (zh) * 2014-10-16 2016-08-24 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 基于旋转超声的高精度陀螺动圈骨架加工工艺和专用工装
CN104406608A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 陕西宝成航空仪表有限责任公司 陀螺静平衡用振动台
CN104406608B (zh) * 2014-11-28 2017-10-20 陕西宝成航空仪表有限责任公司 陀螺静平衡用振动台
CN105547629A (zh) * 2016-02-22 2016-05-04 金陵科技学院 一种Mach-Zehnder光纤干涉仪振动影响测试***
CN106643789A (zh) * 2016-09-18 2017-05-10 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种加速度‑温度复合的控制方法及校准设备
CN110146109A (zh) * 2019-05-17 2019-08-20 浙江大学 一种光纤陀螺磁温交联耦合误差的二维补偿方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103791917B (zh) 2017-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103791917A (zh) 光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试装置及方法
CN106370173B (zh) 一种激光陀螺仪温度补偿模型的建模和验证方法
CN106017511B (zh) 一种光纤陀螺温度系数测试和补偿方法
CN103115628B (zh) 一种谐振式光学陀螺标度因数测试方法
CN105842483A (zh) 一种三轴加速度计灵敏度的测量方法
CN106441368B (zh) 一种光纤陀螺光纤环温变特性测量方法及装置
Velikoseltsev et al. On the application of fiber optic gyroscopes for detection of seismic rotations
EP3315917B1 (en) Microelectromechanical systems device test system and method
CN102636183B (zh) 基于光纤监测和双轴转台离心机的挠性陀螺二次过载项测试方法
CN105571576A (zh) 一种mems陀螺模态匹配电压自动测试方法
CN102243080A (zh) 高精度光纤陀螺带温度补偿的信号检测方法及装置
CN103868530B (zh) 一种闭环光纤陀螺角加速度跟踪性能的测试方法
CN109931922B (zh) 一种光纤陀螺启动快速自检测方法
CN104713575A (zh) 一种闭环光纤陀螺频率特性的测试方法
CN111024119B (zh) 一种三轴mems陀螺仪快速标定方法
CN104596496A (zh) 自适应时滞反馈控制微机械陀螺仪***
CN110987016A (zh) 一种动力调谐陀螺挠性组件动态特性校准***
Li et al. Sagnac vibration sensing system with nested pulse method
CN105136165A (zh) 一种适用于光纤陀螺的定向梯度温度场响应特性测试装置
CN105319971B (zh) 基于光纤光栅的gma自适应控制方法及装置
CN103712634B (zh) 光纤陀螺振动-磁场交叉耦合度的测量方法
CN209623725U (zh) 一种光纤线圈动态仿真测试装置
CN112729339A (zh) 光纤环温度性能测量装置及方法
CN104457791B (zh) 一种静态条件下测量光纤陀螺带宽的方法
CN105444777A (zh) 一种摇摆条件下光纤陀螺仪误差测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170104

Termination date: 20220110

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee