專利名稱：光纖陀螺磁場-溫度靈敏度測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖陀螺磁場-溫度靈敏度測試方法。
背景技術(shù)：
光纖陀螺是一種基于Sagnac效應(yīng)的光纖角速度傳感器。光纖陀螺的磁場和 溫度是影響光纖陀螺輸出精度的兩個(gè)重要因素。由于磁光效應(yīng)，光纖陀螺產(chǎn)生 與磁場有關(guān)的附加非互易相位差，此相位差隨著外界磁場大小及方向的變化而 變化，降低了光纖陀螺的零偏穩(wěn)定性，直接影響了陀螺的精度。由于溫度的Shupe 效應(yīng)，沿光纖線圈存在時(shí)變得溫度梯度，光纖線圈每一點(diǎn)的折射率隨時(shí)間變化， 因此兩束光波經(jīng)過光纖線圈后由于溫度引起的相位變化不同，因此有零位漂移 的情況出現(xiàn)。
目前國內(nèi)雖有研究和評價(jià)溫度效應(yīng)的相關(guān)設(shè)備，但在研究光纖陀螺磁場和 磁場-溫度綜合評價(jià)系統(tǒng)方面，沒有專用的測試方法和設(shè)備，給實(shí)驗(yàn)和研究帶來 了極大的不便。本專利提供了一種光纖陀螺磁場-溫度靈敏度測試方法，能非常 方便地測試磁場，溫度和磁場-溫度的變化對光纖陀螺輸出的影響，從而加速了 光纖陀螺磁場、溫度和磁場-溫度性能的研究及評測，為以后確定磁場-溫度對陀 螺的影響關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，并對光纖陀螺的磁場-溫度補(bǔ)償打下了良好堅(jiān)實(shí) 的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖陀螺磁場-溫度性能測
試方法o
光纖陀螺磁場-溫度性能的測試方法包括以下步驟
1) 將光纖陀螺水平放置于測試平臺，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺靜態(tài)時(shí)輸出；
2) 加磁場，使光纖陀螺處于徑向磁場作用下；
3) 控制光纖陀螺在磁場中勻速轉(zhuǎn)動；
4) 通過霍爾傳感器測量磁場強(qiáng)度，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺各個(gè)方向的徑向磁場 作用下的輸出；
5) 測試一段時(shí)間后，光纖陀螺停止轉(zhuǎn)動，光纖陀螺由垂直水平面方向轉(zhuǎn)過 90度，此時(shí)，光纖陀螺處于軸向磁場作用下；
6) 按照步驟3)、步驟4)，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺各個(gè)方向的軸向磁場作用下 的輸出，關(guān)磁場；7) 通過半導(dǎo)體制冷器控制光纖陀螺工作溫度為0。C 60。C ;
8) 通過溫度傳感器實(shí)時(shí)測試溫度值，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺在不同溫度環(huán)境下 的輸出；
9) 按照步驟2)、步驟3)、步驟7)、步驟8)，測試徑向磁場和溫度共同作用 下，光纖陀螺的輸出。
10) 按照步驟5)、步驟7)、步驟8)，測試軸向磁場和溫度共同作用下，光 纖陀螺的輸出。
所述的加磁場是將光纖陀螺置于Helmholtz線圈中，由Helmholtz線圈提供 位于線圈中心處的勻強(qiáng)磁場，通過改變直流穩(wěn)恒電源的電流來控制勻強(qiáng)磁場的 大小，通過改變電源的極性來改變磁場的方向。
所述控制光纖陀螺在磁場中勻速轉(zhuǎn)動是通過步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過^ 角度，陀螺也轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度e，以此控制陀螺的角度位置。
所述通過霍爾傳感器測量磁場強(qiáng)度是使用一個(gè)電機(jī)帶動霍爾傳感器轉(zhuǎn)動， 測得的磁場最大值即為磁場強(qiáng)度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果(1)此測試方法能夠測試光纖陀 螺徑向磁場靈敏度，評價(jià)徑向磁場作用下的光纖陀螺零偏穩(wěn)定性，填補(bǔ)了國內(nèi) 此項(xiàng)研究的空白；(2)此測試方法能應(yīng)用于測試光纖陀螺軸向磁場敏感特性和 溫度特性。


附圖為光纖陀螺磁場-溫度性能測試方法的原理示意圖，圖中l(wèi).光纖陀螺 2.半導(dǎo)體傳感器3.轉(zhuǎn)動平臺4. Helmholtz線圈
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如附圖所示，首先轉(zhuǎn)臺水平放置，光纖陀螺置于其上，轉(zhuǎn)臺和光纖陀螺相 對固定，使保證光纖陀螺完全水平。此時(shí)整個(gè)測試系統(tǒng)處于勻強(qiáng)磁場當(dāng)中，光 纖陀螺處于徑向磁場作用下。半導(dǎo)體制冷器放置在轉(zhuǎn)臺上，可以控制溫度變化。 因此此測試方法可以測試光纖陀螺隨溫度，磁場和磁場-溫度的變化的輸出，數(shù) 據(jù)輸出到上位機(jī)。通過對上位機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析磁場溫度對光纖陀螺的 性能影響。
光纖陀螺磁場-溫度性能的測試方法包括以下步驟
1) 將光纖陀螺水平放置于測試平臺，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺靜態(tài)時(shí)輸出；
2) 加磁場,使光纖陀螺處于徑向磁場作用下；3) 控制光纖陀螺在磁場中勻速轉(zhuǎn)動；
4) 通過霍爾傳感器測量磁場強(qiáng)度，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺各個(gè)方向的徑向磁場 作用下的輸出；
5) 測試一段時(shí)間后，光纖陀螺停止轉(zhuǎn)動，光纖陀螺由垂直水平面方向轉(zhuǎn)過 90度，此時(shí)，光纖陀螺處于軸向磁場作用下；
6) 按照步驟3)、步驟4)，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺各個(gè)方向的軸向磁場作用下 的輸出，關(guān)磁場；
7) 通過半導(dǎo)體制冷器控制光纖陀螺工作溫度為0°C 60°C ;
8) 通過溫度傳感器實(shí)時(shí)測試溫度值，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺在不同溫度環(huán)境下 的輸出；
9) 按照步驟2)、步驟3)、步驟7)、步驟8)，測試徑向磁場和溫度共同作用 下，光纖陀螺的輸出。
10) 按照步驟5)、步驟7)、步驟8)，測試軸向磁場和溫度共同作用下，光 纖陀螺的輸出。
所述的加磁場是將光纖陀螺置于Helmholtz線圈中。磁場由Helmholtz線圈 產(chǎn)生，它提供位于線圈中心的勻強(qiáng)磁場，可通過改變直流穩(wěn)恒電源的電流來控 制勻強(qiáng)磁場的大小，通過改變電源的極性來改變磁場的方向。實(shí)驗(yàn)中，Helmholtz 線圈左右放置，產(chǎn)生的磁場為水平方向。光纖陀螺位于線圈中央，保證其處于 勻強(qiáng)磁場中，且Helmholtz線圈內(nèi)不能放置導(dǎo)磁元件，以使勻強(qiáng)磁場不受導(dǎo)磁元 件的影響。
所述控制光纖陀螺在磁場中勻速轉(zhuǎn)動是通過步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過^ 角度，陀螺也轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度P，以此控制陀螺的角度位置，可以通過PWM電 路來控制步進(jìn)電機(jī)。
所述通過霍爾傳感器測量磁場強(qiáng)度是使用一個(gè)電機(jī)帶動霍爾傳感器轉(zhuǎn)動， 測得的磁場最大值即為磁場強(qiáng)度?；魻杺鞲衅魇菍Υ怪庇谄涓袘?yīng)區(qū)的磁場分量 敏感，不能保證其感應(yīng)區(qū)的方向剛好和磁場方向垂直，需要轉(zhuǎn)動霍爾傳感器， 其測得的磁場最大值即為磁場強(qiáng)度，此時(shí)感應(yīng)區(qū)位置垂直于水平面。所以使用 一個(gè)電機(jī)帶動霍爾傳感器轉(zhuǎn)動。
權(quán)利要求
1. 一種光纖陀螺磁場-溫度性能的測試方法，其特征在于包括以下步驟1)將光纖陀螺水平放置于測試平臺，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺靜態(tài)時(shí)輸出；2)加磁場，使光纖陀螺處于徑向磁場作用下；3)控制光纖陀螺在磁場中勻速轉(zhuǎn)動；4)通過霍爾傳感器測量磁場強(qiáng)度，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺各個(gè)方向的徑向磁場作用下的輸出；5)測試一段時(shí)間后，光纖陀螺停止轉(zhuǎn)動，光纖陀螺由垂直水平面方向轉(zhuǎn)過90度，此時(shí)，光纖陀螺處于軸向磁場作用下；6)按照步驟3)、步驟4)，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺各個(gè)方向的軸向磁場作用下的輸出，關(guān)磁場；7)通過半導(dǎo)體制冷器控制光纖陀螺工作溫度為0℃～60℃；8)通過溫度傳感器實(shí)時(shí)測試溫度值，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺在不同溫度環(huán)境下的輸出；9)按照步驟2)、步驟3)、步驟7)、步驟8)，測試徑向磁場和溫度共同作用下，光纖陀螺的輸出。10)按照步驟5)、步驟7)、步驟8)，測試軸向磁場和溫度共同作用下，光纖陀螺的輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖陀螺磁場-溫度性能的測試方法，其特征 在于所述的加磁場是將光纖陀螺置于Hdmholtz線圈中，由Hdmholtz線圈提 供位于線圈中心處的勻強(qiáng)磁場，通過改變直流穩(wěn)恒電源的電流來控制勻強(qiáng)磁場 的大小，通過改變電源的極性來改變磁場的方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖陀螺磁場-溫度靈敏度測試方法，其特征 在于所述控制光纖陀螺在磁場中勻速轉(zhuǎn)動是通過步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn) 過e角度，陀螺也轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度P，以此控制陀螺的角度位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖陀螺磁場-溫度靈敏度測試方法，其特征 在于所述通過霍爾傳感器測量磁場強(qiáng)度是使用一個(gè)電機(jī)帶動霍爾傳感器轉(zhuǎn)動， 測得的磁場最大值即為磁場強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖陀螺磁場-溫度性能的測試方法。本發(fā)明公開的測試方法主要測試步驟是將光纖陀螺水平放置于測試平臺，并在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，計(jì)算機(jī)采集光纖陀螺在靜態(tài)，徑向磁場，軸向磁場和不同溫度作用下的輸出，并分別測試徑向/軸向磁場和溫度共同作用下光纖陀螺的輸出。通過測得磁場值、溫度值和相應(yīng)陀螺輸出，可分析光纖陀螺磁場-溫度靈敏度，從而評價(jià)磁場-溫度作用下光纖陀螺的零偏穩(wěn)定性，為以后建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步進(jìn)行光纖陀螺的磁場-溫度補(bǔ)償打下了良好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本發(fā)明的測試方法能夠測試光纖陀螺徑向/軸向磁場靈敏度和溫度特性，填補(bǔ)了國內(nèi)此項(xiàng)研究的空白。
文檔編號G01C25/00GK101285690SQ20081006165
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者張登偉, 程來富, 舒曉武 申請人:浙江大學(xué)