[发明专利]一种光纤陀螺标度因数参数的快速测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺参数的测试方法，尤其是涉及一种光纤陀螺标度因数参数的快速测试方法。

背景技术

光纤陀螺是一种重要的角速率传感器，具有无运动部件、精度高、动态范围大、抗冲击等优点，在载体控制、惯性导航等领域有着广泛的应用。光纤陀螺本质上是一个光学赛格奈克干涉仪，其工作原理基于赛格奈克效应。当光纤陀螺旋转时，会在干涉仪内部产生一个正比于旋转角速率的相位差，通过检测这一相位差可以获得当前光纤陀螺的旋转角速率。

光纤陀螺是一个复杂的光机电系统，不同光纤陀螺之间的表现差异很大，因此在实际应用前要对光纤陀螺的性能进行评价。光纤陀螺的主要性能指标有零偏稳定性、标度因数、随机游走系数、动态范围和带宽五大类。其中标度因数直接反映了光纤陀螺的输出特性，是实际应用中十分重要的参数。因此对光纤陀螺标度因数的测试评估是光纤陀螺性能测试中必不可少的一部分。

在光纤陀螺中，标度因数有两种，一种为光学赛格奈克干涉仪的标度因数，称为光学标度因数，其表示为：

φs=Ksagnac·Ω=4πRLλcΩ---(1)]]>

其中K_sagnac为光学标度因数，R为光纤陀螺中光纤环的半径，L为光纤陀螺中光纤长度，λ为光纤陀螺中光源的平均波长，c为真空中的光速，Ω为旋转角速率，φ_s为旋转引入的相位差。由公式1可以看出光学标度因数表征的是光学干涉仪相位差和旋转角速率的关系。

另一种为系统标度因数，也是光纤陀螺性能评估中测试的参数，一般光纤陀螺的标度因数就指系统标度因数。系统标度因数是光纤陀螺输出数字量和输入角速率的比值，单位为LSB/(rad/s)，表示为：

K=FΩ---(2)]]>

F为光纤陀螺的输出数字量，单位为LSB，Ω为光纤陀螺的角速率输入，单位为rad/s。一般标度因数K的大小与光纤陀螺的光学标度因数和系统内部的电学参数有关。通常光纤陀螺在应用中要求在一个很大的动态范围内都有较高的精度，即要有一个稳定的标度因数。影响光纤陀螺标度因数的因素有很多，如光纤偏振态的不稳定性、光纤环结构尺寸的变化、环境温度变化、调制解调方案等，机理十分复杂。因此需要对光纤陀螺标度因数进行测试，以对光纤陀螺标度因数的性能进行评估。

常用光纤陀螺标度因数的测试原理为通过获得一定旋转角速率Ω₁,Ω₂,...Ω_N下对应的光纤陀螺的输出数字量F₁,F₂,...F_N，N为旋转角速率点总数，通过线性最小二乘拟合，拟合出一条线性曲线，表征光纤陀螺角速率输入和输出数字量之间的关系，具体表示为：