[发明专利]一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法和装置

说明书

本发明公开了一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法和装置。在探测器输出端叠加正弦输入或阶跃输入，然后通过上位机采集光纤陀螺的角速度输出响应数据，根据响应数据计算得到光纤陀螺的固有频率，能够实现光纤陀螺高达十几kHz固有频率的测量，且无需改变光纤陀螺软硬件，适合光纤陀螺的大批量生产，效率高，成本低。同时，将光纤陀螺放置在温度试验箱中，可以非常方便地完成全温范围内光纤陀螺固有频率的测试。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺固有频率测试技术领域，具体涉及一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法和装置。

背景技术

光纤陀螺是一种基于萨格奈克效应的角速度传感器。当光纤陀螺相对惯性空间旋转时，沿光纤陀螺内部光纤环顺时针和逆时针方向传输的两束光因萨格奈克效应产生相位差，再由探测器检测出相位差。光纤陀螺闭环控制电路根据检测出的相位差解算出光纤陀螺旋转的角速度。固有频率是光纤陀螺非常重要的性能指标，决定了光纤陀螺角速度输出的动态响应。固有频率测试方法是给光纤陀螺施加一个阶跃输入或一组正弦输入。若施加的是阶跃输入，根据光纤陀螺的角速度输出响应的超调量、上升时间可以得到固有频率。若施加的是一组不同频率的正弦输入，可以根据光纤陀螺对应的角速度输出幅值得到固有频率。

传统的阶跃输入或正弦输入的施加方法是：

1)使用突停台给光纤陀螺施加阶跃输入。但突停台产生的阶跃输入与理想的阶跃输入相比，误差较大，此时光纤陀螺角速度输出响应的超调量和上升时间与理想值差距较大，由此计算出的固有频率的误差较大。

2)使用角振动台给光纤陀螺施加正弦输入。光纤陀螺的固有频率最高可达几千Hz，而角振动台最高仅为几百Hz，远低于光纤陀螺固有频率。该方式不能测量高固有频率的光纤陀螺，具有很大的局限性。

并且上述两种设备均无法测试全温范围内光纤陀螺的固有频率。

目前还有一种方式，即3)在光纤陀螺闭环控制电路的闭环控制程序或光路中叠加正弦输入或阶跃输入，来测试光纤陀螺的固有频率。但该技术需要改变光纤陀螺的技术状态，不符合光纤陀螺大批量生产的规范，降低了生产效率，给技术状态控制带来不便。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种闭环光纤陀螺固有频率测试方法，在探测器输出端叠加正弦输入或阶跃输入，然后通过上位机采集光纤陀螺的角速度输出响应数据，根据响应数据计算得到光纤陀螺的固有频率，本发明能够实现光纤陀螺高达十几kHz固有频率的测量，且无需改变光纤陀螺软硬件，适合批量生产，效率高，成本低。

本发明的闭环光纤陀螺固有频率测试方法，通过给光纤陀螺施加一个阶跃输入或一组正弦输入，计算获得其固有频率；其中，正弦输入或阶跃输入叠加在闭环光纤陀螺的探测器的输出信号中；其中，阶跃输入为：幅值为±A_i，频率为的双极性方波，其中，τ为光纤陀螺的渡越时间；正弦输入为：幅值为±B_i、频率为的双极性方波，其中B_i按正弦规律变化，变化频率为其中，f_c为闭环控制电路晶振频率；D_f为模拟正弦输入的频率；n为累加数据的位数。

较优的，所述双极性方波的生成方法如下：

首先根据光纤陀螺闭环控制电路发送的同步时钟对幅值数据A_i/B_i进行差分处理，得到一对差分方波：同步时钟为上升沿时，差分输出的一路为A_i/B_i，另一路为0；同步时钟为下降沿时，差分输出反向；

然后将所述差分方波进行运放相减处理，得到一路双极性方波。

较优的，叠加阶跃输入时，根据光纤陀螺的角速度输出响应的超调量、上升时间计算光纤陀螺的固有频率；叠加正弦输入时，根据光纤陀螺对应的角速度输出幅值计算光纤陀螺的固有频率。