專利名稱：一種評測光纖陀螺電源敏感性的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖陀螺的電磁兼容性測試的裝置和方法，更具體的說，是一種測試電源性能對光纖陀螺影響的裝置和方法。

背景技術(shù)：
光纖陀螺是一種能夠精確地確定運(yùn)動(dòng)物體的角度的儀器，它是現(xiàn)代航空，航海，航天和國防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器，它的發(fā)展對一個(gè)國家的工業(yè)，國防和其它高科技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
光纖陀螺是一種高精度的傳感器，其供電電源性能優(yōu)劣對光纖陀螺性能有著較為明顯的影響，電源中的紋波、噪聲等不利因素通過傳導(dǎo)、輻射等方式進(jìn)入光纖陀螺的內(nèi)部，而電源線傳導(dǎo)往往是最主要的影響路徑，特別當(dāng)電源輸入濾波設(shè)計(jì)不合理時(shí)這種影響更加明顯。零偏、零偏穩(wěn)定性和隨即游走系數(shù)是評價(jià)光纖陀螺性能的幾個(gè)重要指標(biāo)，且容易受光纖陀螺電噪聲的影響。目前沒有專門檢測光纖陀螺供電電源的性能對光纖陀螺影響的裝置和方法，且一般的傳導(dǎo)敏感度和傳導(dǎo)干擾測試方法只簡單評價(jià)受試儀器在某條件下能否正常使用，對光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)缺少有效處理，無法對光纖陀螺供電電源和光纖陀螺電源冗余設(shè)計(jì)提出合理要求。


發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提出一種評測光纖陀螺電源敏感性的裝置及方法，以使測試者準(zhǔn)確地評測光纖陀螺對電源紋波、噪聲等的敏感性，以便于對光纖陀螺供電電源性能和光纖陀螺電源冗余設(shè)計(jì)提出合理要求。
本發(fā)明的評測光纖陀螺電源敏感性的裝置，包括計(jì)算機(jī)，信號(hào)發(fā)生器，功率放大電路，線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)、電源，耦合網(wǎng)絡(luò)、示波器和數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)的一個(gè)通訊口通過RS-232串口與信號(hào)發(fā)生器通訊口相連，計(jì)算機(jī)的另一個(gè)通訊口通過USB與數(shù)據(jù)采集卡相連，信號(hào)發(fā)生器的輸出端與功率放大電路的輸入端相連，功率放大電路的輸出端與耦合網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)輸入端相連，耦合網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)輸入端與線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)輸出端相連，線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的輸入端接電源，被測光纖陀螺的電源輸入端與耦合網(wǎng)絡(luò)的輸出端以及示波器表筆相連，被測光纖陀螺的數(shù)據(jù)輸出端通過RS-422串口與數(shù)據(jù)采集卡相連，所述的電源電壓為±5V，紋波≤0.2％，噪聲≤0.2％。
上述的信號(hào)發(fā)生器可以是安捷倫公司的任意波形發(fā)生器33220A，用來產(chǎn)生頻率、幅值可調(diào)的正弦波、鋸齒波、白噪聲、脈沖信號(hào)，模擬供電電源中的紋波及各類噪聲。
采用本發(fā)明的裝置評測光纖陀螺電源敏感性的方法，其步驟如下 1)開啟電源，利用數(shù)據(jù)采集卡采集被測光纖陀螺的靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)并傳至計(jì)算機(jī)保存； 2)開啟信號(hào)發(fā)生器，由計(jì)算機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生測試信號(hào)，設(shè)定測試信號(hào)類型、頻率或頻率段、幅值和測試時(shí)長，同時(shí)保存信號(hào)類型、頻率或頻率段、幅值信息； 3)利用耦合網(wǎng)絡(luò)將經(jīng)功率放大的測試信號(hào)和來自線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的電壓信號(hào)進(jìn)行耦合，輸給被測光纖陀螺電源輸入端，同時(shí)由示波器檢測被測光纖陀螺的電源輸入端是否得到要求頻率和幅值的信號(hào)； 4)數(shù)據(jù)采集卡采集當(dāng)前光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)并上傳至計(jì)算機(jī)； 5)計(jì)算機(jī)改變設(shè)定參數(shù)，重復(fù)步驟2)-4)直至完成所有要求類型、頻率和幅值的測試； 6)通過計(jì)算機(jī)計(jì)算光纖陀螺靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)和不同信號(hào)注入下輸出數(shù)據(jù)的零偏B、零偏穩(wěn)定性Bs、隨機(jī)游走系數(shù)RWC； 7)通過計(jì)算機(jī)比較光纖陀螺靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)與不同信號(hào)注入下輸出數(shù)據(jù)的零偏偏差值ΔBn，零偏穩(wěn)定性偏差值

隨機(jī)游走系數(shù)偏差值ΔRWC來確定光纖陀螺受電源影響的敏感性，光纖陀螺受電源影響的敏感性應(yīng)滿足ΔBn≤α，

ΔRWC≤α，偏差值α由用戶設(shè)定，同時(shí)顯示當(dāng)前耦合信號(hào)的類型、頻率或頻率段、幅值信息， 其中B0-靜態(tài)時(shí)的零偏Bn-不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的零偏 其中Bs0-靜態(tài)時(shí)的零偏穩(wěn)定性Bsn-不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的零偏穩(wěn)定性 其中RWC0-靜態(tài)時(shí)的隨機(jī)游走系數(shù)RWCn-不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的隨機(jī)游走系數(shù)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于評測電源敏感性的設(shè)備搭建方便，操作簡單。其對光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)的有效處理不僅使測試者直觀的得出被測光纖陀螺的電源敏感性的好壞，而且可以從計(jì)算機(jī)得出光纖陀螺受電源紋波或各類噪聲影響的程度和受影響的頻率范圍，為光纖陀螺供電電源和光纖陀螺電源冗余設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)支持。



圖1是評測光纖陀螺電源敏感性的裝置示意圖； 圖2是耦合網(wǎng)絡(luò)示意圖，其中a)為信號(hào)頻率小于200KHz的耦合方式，b)為信號(hào)頻率在200KHz以上時(shí)的耦合方式； 圖3是測試流程圖。

具體實(shí)施例方式 參照圖1，本發(fā)明的評測光纖陀螺電源敏感性的裝置，包括計(jì)算機(jī)1，信號(hào)發(fā)生器2，功率放大電路3，線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)4、電源5，耦合網(wǎng)絡(luò)6、示波器7和數(shù)據(jù)采集卡8，計(jì)算機(jī)1的一個(gè)通訊口通過RS-232串口與信號(hào)發(fā)生器2通訊口相連，計(jì)算機(jī)1的另一個(gè)通訊口通過USB與數(shù)據(jù)采集卡8相連，信號(hào)發(fā)生器2的輸出端與功率放大電路3的輸入端相連，功率放大電路3的輸出端與耦合網(wǎng)絡(luò)6的一個(gè)輸入端相連，耦合網(wǎng)絡(luò)6的另一個(gè)輸入端與線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)4輸出端相連，線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)4的輸入端接電源5，被測光纖陀螺9的電源輸入端與耦合網(wǎng)絡(luò)6的輸出端以及示波器7表筆相連，被測光纖陀螺9的數(shù)據(jù)輸出端通過RS-422串口與數(shù)據(jù)采集卡8相連，所述的電源電壓為±5V，紋波≤0.2％，噪聲≤0.2％。
所述的信號(hào)發(fā)生器2可以是安捷倫公司的任意波形發(fā)生器33220A，用來產(chǎn)生頻率、幅值可調(diào)的正弦波、鋸齒波、白噪聲、脈沖信號(hào)，模擬供電電源中的紋波及各類噪聲。
所述的電源5可采用蓄電池組。
所述的耦合網(wǎng)絡(luò)6如圖2所示，是通過變壓器和電容將經(jīng)功率放大的測試信號(hào)和來自線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)4的電壓信號(hào)進(jìn)行耦合。當(dāng)信號(hào)頻率小于200KHz時(shí)用變壓器進(jìn)行直接耦合，經(jīng)功率放大的測試信號(hào)加在變壓器L初級，次級一端與電源正極V+相連，另一端與待測光纖陀螺9電源輸入端的地相連，用以模擬電源中紋波和差模噪聲；當(dāng)信號(hào)頻率在200KHz以上時(shí)通過電容進(jìn)行注入，經(jīng)功率放大的測試信號(hào)分成兩路，分別加在電容C1和C2的一端，電容C1和C2的另一端分別與正極電源線上和負(fù)極電源線相連，模擬電源的共模噪聲。
具體測試流程如圖3所示 1)開啟電源5，利用數(shù)據(jù)采集卡8采集被測光纖陀螺9的靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)并傳至計(jì)算機(jī)1保存； 2)開啟信號(hào)發(fā)生器2，由計(jì)算機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器2產(chǎn)生測試信號(hào)，設(shè)定測試信號(hào)類型、頻率或頻率段、幅值和測試時(shí)長，同時(shí)保存信號(hào)類型、頻率或頻率段、幅值信息； 3)利用耦合網(wǎng)絡(luò)6將經(jīng)功率放大的測試信號(hào)和來自線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)4的電壓信號(hào)進(jìn)行耦合，輸給被測光纖陀螺電源輸入端，同時(shí)由示波器7檢測被測光纖陀螺的電源輸入端是否得到要求頻率和幅值的信號(hào)； 4)數(shù)據(jù)采集卡8采集當(dāng)前光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)并上傳至計(jì)算機(jī)； 5)計(jì)算機(jī)改變設(shè)定參數(shù)，重復(fù)步驟2)-4)直至完成所有要求類型、頻率和幅值的測試； 6)通過計(jì)算機(jī)計(jì)算光纖陀螺靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)和不同信號(hào)注入下輸出數(shù)據(jù)的零偏B、零偏穩(wěn)定性Bs、隨機(jī)游走系數(shù)RWC； a.按公式(1)計(jì)算零偏B 其中B-零偏，單位為度每小時(shí)(°/h)，K--靜態(tài)時(shí)的標(biāo)度因數(shù)，

-光纖陀螺儀輸出量的平均值， 靜態(tài)時(shí)和不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的零偏為 {Bn，n＝0，1，2，3......}。
b.按公式(2)計(jì)算零偏穩(wěn)定性Bs 其中Bs-零偏穩(wěn)定性，單位為度每小時(shí)(°/h)， Fi光纖陀螺儀在ti時(shí)刻輸出值 靜態(tài)時(shí)和不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的零偏穩(wěn)定性為 c.按照國軍標(biāo)光纖陀螺測試方法中歸一化計(jì)算法計(jì)算隨即游走系數(shù)，得到靜態(tài)時(shí)和不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的隨機(jī)游走系數(shù)RWC {RWCn，n＝0，1，2，3......}。
7)通過計(jì)算機(jī)比較光纖陀螺靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)與不同信號(hào)注入下輸出數(shù)據(jù)的零偏偏差值ΔBn，零偏穩(wěn)定性偏差值

隨機(jī)游走系數(shù)偏差值ΔRWC來確定光纖陀螺受電源影響的敏感性，光纖陀螺受電源影響的敏感性應(yīng)滿足ΔBn≤α，

ΔRWC≤α，偏差值α由用戶設(shè)定，同時(shí)顯示當(dāng)前耦合信號(hào)的類型、頻率或頻率段、幅值信息， 其中B0-靜態(tài)時(shí)的零偏Bn-不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的零偏 其中Bs0-靜態(tài)時(shí)的零偏穩(wěn)定性Bsn-不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的零偏穩(wěn)定性 其中RWC0-靜態(tài)時(shí)的隨機(jī)游走系數(shù)RWCn-不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的隨機(jī)游走系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種評測光纖陀螺電源敏感性的裝置，其特征在于包括計(jì)算機(jī)(1)，信號(hào)發(fā)生器(2)，功率放大電路(3)，線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(4)、電源(5)，耦合網(wǎng)絡(luò)(6)、示波器(7)和數(shù)據(jù)采集卡(8)。計(jì)算機(jī)(1)的一個(gè)通訊口通過RS-232串口與信號(hào)發(fā)生器(2)通訊口相連，計(jì)算機(jī)(1)的另一個(gè)通訊口通過USB與數(shù)據(jù)采集卡(8)相連，信號(hào)發(fā)生器(2)的輸出端與功率放大電路(3)的輸入端相連，功率放大電路(3)的輸出端與耦合網(wǎng)絡(luò)(6)的一個(gè)輸入端相連，耦合網(wǎng)絡(luò)(6)的另一個(gè)輸入端與線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(4)輸出端相連，線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(4)的輸入端接電源(5)，被測光纖陀螺(9)的電源輸入端與耦合網(wǎng)絡(luò)(6)的輸出端以及示波器(7)表筆相連，被測光纖陀螺(9)的數(shù)據(jù)輸出端通過RS-422串口與數(shù)據(jù)采集卡(8)相連，所述的電源電壓為±5V，紋波≤0.2％，噪聲≤0.2％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評測光纖陀螺電源敏感性的裝置，其特征在于信號(hào)發(fā)生器(2)為任意波形發(fā)生器33220A。
3.采用權(quán)利要求1所述的裝置評測光纖陀螺電源敏感性的方法，其特征在于步驟如下
1)開啟電源(5)，利用數(shù)據(jù)采集卡(8)采集被測光纖陀螺(9)的靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)并傳至計(jì)算機(jī)(1)保存；
2)開啟信號(hào)發(fā)生器(2)，由計(jì)算機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器(2)產(chǎn)生測試信號(hào)，設(shè)定測試信號(hào)類型、頻率或頻率段、幅值和測試時(shí)長，同時(shí)保存信號(hào)類型、頻率或頻率段、幅值信息；
3)利用耦合網(wǎng)絡(luò)(6)將經(jīng)功率放大的測試信號(hào)和來自線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(4)的電壓信號(hào)進(jìn)行耦合，輸給被測光纖陀螺電源輸入端，同時(shí)由示波器(7)檢測被測光纖陀螺的電源輸入端是否得到要求頻率和幅值的信號(hào)；
4)數(shù)據(jù)采集卡(8)采集當(dāng)前光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)并上傳至計(jì)算機(jī)；
5)計(jì)算機(jī)改變設(shè)定參數(shù)，重復(fù)步驟2)-4)直至完成所有要求類型、頻率和幅值的測試；
6)通過計(jì)算機(jī)計(jì)算光纖陀螺靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)和不同信號(hào)注入下輸出數(shù)據(jù)的零偏B、零偏穩(wěn)定性Bs、隨機(jī)游走系數(shù)RWC；
7)通過計(jì)算機(jī)比較光纖陀螺靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)與不同信號(hào)注入下輸出數(shù)據(jù)的零偏偏差值ΔBn，零偏穩(wěn)定性偏差值
，隨機(jī)游走系數(shù)偏差值ΔRWC來確定光纖陀螺受電源影響的敏感性，光纖陀螺受電源影響的敏感性應(yīng)滿足ΔBn≤α，
ΔRWC≤α，偏差值α由用戶設(shè)定，同時(shí)顯示當(dāng)前耦合信號(hào)的類型、頻率或頻率段、幅值信息，
其中B0-靜態(tài)時(shí)的零偏Bn-不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的零偏
其中Bs0-靜態(tài)時(shí)的零偏穩(wěn)定性Bsn-不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的零偏穩(wěn)定性
其中RWC0-靜態(tài)時(shí)的隨機(jī)游走系數(shù)RWCn-不同類型、頻率或頻率段、幅值信號(hào)耦合下的隨機(jī)游走系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種評測光纖陀螺電源敏感性的裝置和方法，采用計(jì)算機(jī)、信號(hào)發(fā)生器、功率放大電路、線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、電源、耦合網(wǎng)絡(luò)、示波器和數(shù)據(jù)采集卡組成的測試裝置，首先通過計(jì)算機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生不同類型的信號(hào)模擬電源紋波和噪聲并記錄各類信號(hào)信息，再將各類信號(hào)耦合至光纖陀螺供電電源線中，同時(shí)采集光纖陀螺的輸出數(shù)據(jù)，最后通過分析比較靜態(tài)即無信號(hào)注入時(shí)與不同類型、頻率的信號(hào)注入時(shí)，光纖陀螺零偏、零偏穩(wěn)定性和隨即游走系數(shù)這幾個(gè)指標(biāo)的變化來評測光纖陀螺的電源敏感性。本發(fā)明提供的裝置和測試方法操作簡單，且能準(zhǔn)確評價(jià)光纖陀螺受電源紋波、噪聲影響的程度和頻率范圍。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101819047SQ20101014592
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者熊增輝, 舒曉武, 劉承 申請人:浙江大學(xué)