[发明专利]一种光纤陀螺输出延迟时间的测量装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺输出延迟时间的测量装置及其方法，具体涉及冲击信号输入以及冲击信号输入时刻的记录方法。

背景技术

光学陀螺的原理是基于Sagnac效应——当一个闭合光学回路绕垂直于其所在平面的轴转动时，该闭合光路中从同一点出发的反方向传播的两束光回到起点时产生的相位差与闭合光路的转速成比例关系。

光纤陀螺输出延迟时间是光纤陀螺仪信号输出相对于信号输入的延迟时间中与输入频率无关的部分。

光纤陀螺输出延迟时间是反映光纤陀螺动态性能的一个指标。光纤陀螺输出延迟时间反映了光纤陀螺对角速度输入的跟踪精度。输出延迟时间越短，光纤陀螺反映角速度输入越迅速。

目前光纤陀螺在军事上的应用领域包括飞行器姿态控制、海陆空天导航、高精度寻北系统等；在工业上，光纤陀螺可用于汽车导航、天线/摄像机的稳定、隧道/钻井定向、水下导航、轨道测量、机器人控制等领域。现代飞航武器飞行速度高，飞行轨迹变化快，在振动、急转弯等高动态环境条件下，光纤陀螺的输出延迟时间长短成为了光纤陀螺动态性能评测的一个重要因素，因此对光纤陀螺输出延迟时间的测量对光纤陀螺的使用及相关领域十分重要。

目前，在大动态范围，高动态性能光纤陀螺研制过程中，缺少简单实用的光纤陀螺输出延迟时间测量方法。

发明内容

本发明的目的是针对国内光纤陀螺输出延迟时间测量装置及测量方法空白的现状，提供了一种测量光纤陀螺输出延迟时间的装置及其方法。

测量光纤陀螺输出延迟时间的装置包括转台、转台轴承、撞针、撞针底座、固定底盘、信号采集系统、信号处理系统、待测光纤陀螺；固定底盘上设有转台轴承、撞针底座，转台轴承从下到上依次设有转台、待测光纤陀螺，撞针底座上设有撞针，信号采集系统分别与撞针、信号处理系统、待测光纤陀螺相连；所述的信号采集系统的电路包括光纤陀螺通信接口模块、数据缓存模块、数据存储模块、高低电平采集模块、A/D模数转换模块、USB数据上传模块；数据存储模块与数据缓存模块、A/D模数转换模块及USB数据上传模块相连，数据缓存模块与光纤陀螺通信接口模块相连，A/D模数转换模块与高低电平采集模块相连；光纤陀螺通信接口模块与待测光纤陀螺相连，将待测光纤陀螺的数据通过数据缓存模块传递给数据存储模块，高低电平采集模块与撞针相连，并将撞针的电平变化的模拟量通过A/D模数转换模块转换成数字量传递给数据存储模块，数据存储模块中的数据通过USB数据上传模块上传到信号处理系统。

所述的撞针经过钢化处理，撞针与转台均为导体；所述的固定底盘质量大，固定底盘质量为撞针质量的100倍以上。

光纤陀螺输出延迟时间的测量方法的步骤如下：

1)由撞针撞击转台提供冲击角速度信号作为光纤陀螺的输入信号；

2)信号采集系统基于同一时钟基准对冲击角速度信号以及光纤陀螺在步骤1)中的输出信号进行模数采样，采样频率为f_s，并将得到的数字采样值上传信号处理系统；通过提高信号采集系统的采样频率f_s，或者增加采样点数可以提高光纤陀螺输出延迟时间测试精度。

3) 信号处理系统根据信号采集系统采样得到的数字量判断冲击信号的输入时刻以及光纤陀螺的输出变化时刻，通过计数两个变化时刻之间的采样周期得到光纤陀螺输出延迟时间。冲击信号的输入时刻是根据撞针与转台接触导通的时刻来判定：撞针与转台均为导体，撞针附加高电平，转台附加低电平，撞针撞击转台时，撞针的电平拉低，信号采集系统采集撞针的电平变化得到冲击信号输入时刻t_i。信号处理系统根据采样所得的数字量变化判断光纤陀螺8的输出变化时刻；冲击信号输入后待测光纤陀螺的输出数字量变化为冲击信号输入前的1.5倍的时刻记为待测光纤陀螺的输出变化时刻t_o,根据公式：Δt=t_o-t_i计算即可得到光纤陀螺输出延迟时间，式中：t_i：冲击信号输入时刻，t_o：光纤陀螺输出变化时刻。

本发明的有益效果：提出了一种光纤陀螺输出延迟时间测量装置及测量方法，并提供了一个实用的测量步骤及极短碰撞时间的检测方法；测试装置及测试系统稳定，操作简单，可以准确的测定光纤陀螺输出延迟时间，填补了国内关于光纤陀螺输出延迟时间测量方法及测量装置的空白。

附图说明

图1是光纤陀螺输出延迟时间角速度输入装置结构框图。

图2是光纤陀螺信号采集电路结构框图。

图3是光纤陀螺输出延迟时间实测图。