[发明专利]一种多轴检测电路板串扰特性的评估方法及系统

说明书

本发明提供一种多轴检测电路板串扰特性的评估方法及系统，该方法包括：在预设时间段内输出模拟阶梯波，模拟阶梯波在不同的时间周期内反应不同的模拟转速，在预设时间段内模拟转速变化的第一转速范围覆盖第二转速范围，第二转速范围为根据光纤角速度传感器的输入转速与待测量转速范围确定；将第一差分信号和第二差分信号进行叠加后，输出至Y波导，第一差分信号为模拟阶梯波经过差分运放后产生的差分信号，第二差分信号为多轴检测电路板的第一路数模转换器输出的信号经过差分运放后产生的差分信号，第一路数模转换器为闭环回路中的数模转换器；采集光纤角速度传感器的输出结果，计算输出结果中的死区范围。本发明提高了评估和改进的效率。

技术领域

本发明涉及惯导技术领域，尤其涉及一种多轴检测电路板串扰特性的评估方法及系统。

背景技术

光纤角速度传感器是一种基于Sagnac效应，具有结构简单可靠、无动态部件、精度覆盖范围广等优点，现已成为航空、航天、航海、兵器、能源等领域的主流传感器件。

目前，应用系统对光纤角速度传感器精度的要求不断提升，但对光纤角速度传感器的尺寸和体积却提出了严格的限制，即用尽可能小的尺寸实现较高的精度。在目前的光纤角速度传感器设计中，光学器件可实现小型化设计和制造，限制光纤角速度传感器尺寸的最主要因素为信号检测电路板。一套测量单元需要三个正交方向的转速信息，因此需要三轴光纤角速度传感器。为了尽可能减小检测电路的体积，在小型化设计中经常将三轴光纤角速度传感器的检测电路合并到一块检测主板上，用一个数字信号处理芯片来同时处理三轴陀螺信息。这种设计会带来一个显著的问题：检测电路中的串扰会非常严重。

在光纤角速度传感器的信号检测电路中，DA的输出为调制信号和反馈阶梯波信号，幅值约为几伏的量级；而闭环光纤角速度传感器的探测器输出中待检测的闭环误差信号仅为微伏量级。在实际电路中，DA的输出信号会通过电源、地和空间等通路串扰到探测器输出信号中和前向放大通路中。由于DA输出的调制信号与探测器输出中包含的转速信息同频率，串扰信号会同真实的闭环误差信号一起被解调，从而造成输出偏离准确值，如图1所示。对于多轴检测电路集成在一块检测主板的情况，探测器输出和前向放大电路除了受到本轴DA输出信号的影响外，还会受到其他轴DA输出信号的影响，如图2所示；对解调值的影响量级也会随之变大。电路板中的串扰在光纤角速度传感器敏感小转速时表现的最为显著，可能造成光纤角速度传感器无法敏感转速的现象发生，表现为“死区”。

通常为了减小检测电路中的串扰现象，需要对检测电路的PCB设计进行优化。针对不同的光纤角速度传感器设计，PCB的具体优化方法也不相同。PCB优化的效果目前只能通过光纤角速度传感器在转台上进行“死区”测试的结果来进行评估。现有的“死区”测试需要利用转台，因此使得评估和改进的效率较低。

发明内容

本发明实施例提供一种多轴检测电路板串扰特性的评估方法及系统，以解决通过光纤角速度传感器在转台上进行“死区”测试的结果来进行评估导致评估和改进的效率较低的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种多轴检测电路板串扰特性的评估方法，包括：

在预设时间段内输出模拟阶梯波，所述模拟阶梯波在不同的时间周期内反应不同的模拟转速，在所述预设时间段内所述模拟转速变化的第一转速范围覆盖第二转速范围，所述第二转速范围为根据光纤角速度传感器的输入转速与待测量转速范围确定；

将第一差分信号和第二差分信号进行叠加后，输出至Y波导，所述第一差分信号为所述模拟阶梯波经过差分运放后产生的差分信号，所述第二差分信号为多轴检测电路板的第一路数模转换器输出的信号经过差分运放后产生的差分信号，所述第一路数模转换器为闭环回路中的数模转换器；

采集光纤角速度传感器的输出结果，计算所述输出结果中的死区范围。

可选的，所述将第一差分信号和第二差分信号进行叠加后，输出至Y波导包括：

将所述第一差分信号和第二差分信号通过加法器相加生成单端信号；