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三轴光纤陀螺组合光路检测系统的设计

宋丽媛 弥谦

宋丽媛,弥谦. 三轴光纤陀螺组合光路检测系统的设计[J]. 计量科学与技术,2024, 68(7): 41-48 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0138
引用本文: 宋丽媛,弥谦. 三轴光纤陀螺组合光路检测系统的设计[J]. 计量科学与技术,2024, 68(7): 41-48 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0138
SONG Liyuan, MI Qian. Design of a Three-Axis Fiber Optic Gyro Combined Optical Path Detection System[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0138
Citation: SONG Liyuan, MI Qian. Design of a Three-Axis Fiber Optic Gyro Combined Optical Path Detection System[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0138

三轴光纤陀螺组合光路检测系统的设计

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0138
详细信息
    作者简介:

    宋丽媛(1983-),西安工业大学在读研究生,研究方向:光纤陀螺测试技术,邮箱:41926493@qq.com

Design of a Three-Axis Fiber Optic Gyro Combined Optical Path Detection System

  • 摘要: 设计了一种基于超辐射发光二极管(Super Luminescent Diode,SLD)光源的三轴光纤陀螺组合光路检测系统。同步使用温控和恒流驱动电路保证SLD全温范围内的正常工作,电源部分进行防浪涌设计,有效避免开关电源或环境变化引起的瞬态冲击,达到对器件的保护效果。检测系统通过对有光和无光情况下的光电探测器输出偏置电压进行监测,同时通过数值分析计算出装配完成的光路系统损耗,以此判断光纤陀螺光路技术指标是否满足设计需求。最后,实验验证了三轴光纤陀螺组合光路检测系统在产品批量化生产过程中的作用,使光纤陀螺的精度稳定性达到了87%,成品性能合格率提升至96%。
  • 图  1  三轴光纤陀螺组合光路原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of the combined optical path of a three-axis fiber optic gyro

    图  2  光路检测系统工作原理框图

    Figure  2.  Block diagram of optical path detection system working principle

    图  3  SLD光源P/I曲线[26]

    Figure  3.  SLD light source P/I curve [26]

    图  4  恒流加温控原理图

    Figure  4.  Schematic of constant current temperature control

    图  5  电压转换原理图

    Figure  5.  Schematic diagram of voltage conversion

    图  6  恒流输出原理

    Figure  6.  Principle of constant current output

    图  7  基于MAX1978的温控电路方案

    Figure  7.  Temperature control circuit scheme based on MAX1978

    图  8  光功率测试电路方案

    Figure  8.  Optical power test circuit scheme

    图  9  电路保护模块设计

    Figure  9.  Circuit protection module design

    图  10  光路检测系统外形图

    Figure  10.  Outline diagram of optical path detection system

    图  11  未使用光纤陀螺光路测试系统精度分布图

    Figure  11.  Accuracy distribution diagram without using fiber optic gyro optical path test system

    图  12  使用光纤陀螺光路测试系统精度分布图

    Figure  12.  Accuracy distribution diagram using fiber optic gyro optical path test system

    图  13  光路测试系统精度分布对比直方图

    Figure  13.  Comparison histogram of accuracy distribution for optical path test system

    表  1  三轴陀螺组合光路检测数据

    Table  1.   Test data of three-axis gyro combined optical path

    陀螺
    编号
    轴向 有光电压
    VP
    无光电压
    V0
    光功率
    (μW)
    光路损耗
    (dB)
    1# X 0.80 −1.66 25.38 16.11
    Y 2.16 −1.68 34.92 14.94
    Z 1.28 −1.66 33.52 15.04
    2# X 2.13 −1.67 34.55 14.83
    Y 1.55 −1.66 33.74 15.02
    Z 1.68 −1.65 33.82 15.08
    3# X 1.93 −1.67 34.28 14.66
    Y 0.77 −1.68 25.14 15.89
    Z 2.20 −1.66 35.10 14.33
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-21
  • 录用日期:  2024-05-17
  • 修回日期:  2024-05-22
  • 网络出版日期:  2024-06-14

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