[发明专利]一种基于光纤陀螺带宽测试校准方法及校准装置

说明书

本发明公开了一种基于光纤陀螺带宽测试校准方法及校准装置。所述方法选择光纤陀螺带宽测试仪运动频率，对于角运动频率校准，在不同的光纤陀螺带宽测试仪的输入频率下，对双频激光干涉仪的测量信号和光纤陀螺输出信号进行归一化和傅里叶变换处理，通过比较光纤陀螺带宽测试仪测试结果和双频激光干涉仪校准测试出的带宽，对光纤陀螺带宽测试结果进行校准。校准装置，包括角振动激励系统、标准角运动测量系统、被校传感器测量系统、数据采集与处理系统。本发明利用双频激光干涉测量具有溯源性好、响应速度快、非接触测量和高精度的特点，对角振动进行高精度绝对测量与校准，满足带宽测试需求，解决了测试准确性和效率不足、测试结果无法溯源的问题。

技术领域

本发明属于光纤陀螺测试校准领域，尤其是涉及一种基于光纤陀螺带宽测试校准方法及校准装置。

背景技术

光纤陀螺是一种新型的角速度传感器，具有全固态结构、抗冲击振动，动态范围大、易于实现数字化结构等特点，逐渐成为惯性技术的一种重要元件，在载体控制、惯性导航等领域有着广泛的应用。其工作原理是基于Sagnac效应，当光纤陀螺旋转，干涉仪内部就会产生一个正比于旋转角速度的相位差，通过检测出相应的相位差即可以得到旋转角速度。

光纤陀螺的频率特性是指光纤陀螺对不同频率角运动输入的响应特性，包括幅频特性和相频特性。而光纤陀螺的带宽是指在测得的幅频特性中幅值降低至3dB所对应的频率范围，反映了光纤陀螺对外界动态角运动的敏感能力。在飞行器高速飞行的过程中，角速度测量的实时性直接影响了其导航精度，因此要求光纤陀螺具有高的频带宽度。所以频率特性对光纤陀螺的应用系统性能发挥起着关键的作用，是表征光纤陀螺动态性能的重要指标。

对光纤陀螺的频率特性测试的方法主要有角振动台和仿真算法两种方法。现有的角振动台通常是针对机械陀螺设计，最高输出角振动频率为百赫兹量级，不能满足光纤陀螺的全频带测试要求。同时仿真法与光纤陀螺的实际应用状态有很大的区别，只能是研制时的理论评估方法和一种静态测试，而不能作为实际产品的评定与检验方法。

目前已研制出了一种1000Hz的光纤陀螺带宽测试仪，基本满足了光纤陀螺的带宽测试需求，但测试准确性和效率方面存在不足，且测试结果无法进行溯源，故需开展对光纤陀螺带宽测试仪校准技术研究。根据GJB 2426A-2004《光纤陀螺仪测试方法》可知，光纤陀螺带宽测试校准即需要对光纤陀螺的角运动幅度和角运动频率测试进行校准。

校准主要分为比较法和绝对法，区别在于传感器输入的获得方式。如果评价传感器输入的方式由更高精度的传感器给出，即为比较法，若直接溯源于基本量，则为绝对法。由于激光波长作为目前长度量值的自然基准，采用激光干涉的测量方法具有溯源性好、响应速度快、非接触测量和高精度的特点，采用激光干涉技术的绝对法校准已经成为振动计量的基本共识，要实现量值溯源，必需建立绝对法标准装置。

双频激光干涉仪是六十年代末七十年代初问世的一种激光干涉仪。它是以稳频的双频氦氖激光器作为光源，按照拍频原理工作的，在专用的电子计算机配合下，它能在较差的环境中，以相当高的精度完成其他常规激光干涉仪所不能完成的测量工作。相比单频激光干涉仪，双频激光干涉仪是一种外差式干涉仪，整个系统是交流系统，克服了单频激光干涉仪测量信号直流漂移的问题，抗干扰能力更强。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于光纤陀螺带宽测试校准方法及校准装置，具有精度高、宽频带、可溯源、抗环境干扰能力强的优点，可以迅速推广应用。

一种基于光纤陀螺带宽测试校准方法，包括以下几个步骤：