一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置及测量方法与流程

    专利2022-07-07  92


    本发明涉及光学检测技术领域,具体涉及一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置及测量方法。



    背景技术:

    目前光纤陀螺仪制作在光路装配完成后,各个光学元器件极易受到人工装配环节与外界环境的影响,从而影响到整个光纤陀螺仪的性能,通过对光路装配后光路损耗的测量,可以有效地控制整个光纤陀螺仪光路装配的合格率。

    现阶段对于光路性能的测量方法较少,主要为光路在探测器装配前,光源正常工作时使用光功率测试仪测量与探测器待熔接光纤端光路输出光功率,然后查询光源光功率,通过公式α=-10lg(pout/pin)的方式计算光路损耗,该方法未将探测器插入损耗及耦合器与探测器熔点损耗计算在内,而探测器性能与熔接点质量又极大影响了光纤陀螺仪的测量精度,故原方法不能完全准确测量整个光纤陀螺仪的光路损耗。



    技术实现要素:

    本发明的目的在于提供一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置及测量方法,以解决上述问题。

    为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

    一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置,包括机箱、变压器、光源板、数显电压表、数显电流表;变压器、光源板、数显电压表、数显电流表均设置在机箱内部,ic锁紧座与接插件插座设置在机箱侧盖;变压器一端连接外部电源,变压器另一端分两路,一路连接ic锁紧座,另一路依次连接光源板、数显电流表和接插件插座;数显电压表并联在ic锁紧座上;待测陀螺仪设置在机箱外部。

    进一步的,光源板包括驱动模块、温控模块和调速电位器;变压器分出的另一路分为两支路,一支路依次连接调速电位器、驱动模块和数显电流表,另一支路连接温控模块,两支路与接插件插座连接。

    进一步的,调速电位器串联有开关;光源板的个数为三个,每个光源板均对应一个数显电流表;三个数显电压表和三个数显电流表并排设置在机箱外壳上;且每个数显电压表侧面的机箱上均设置有开关,每个数显电流表的侧面的机箱上均设置有调速电位器。

    进一步的,变压器串联有开关;连接光源板的支路上并联有散热风扇,散热风扇位于机箱外壳上。

    进一步的,ic锁紧座安装在接插件插座下方;接插件插座作为光源插座,ic锁紧座作为探测器插座。

    进一步的,机箱底部设置有橡胶支撑脚柱。

    进一步的,一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置的测量方法,包括以下步骤:

    步骤1,在进行光路测试前,在待测光纤陀螺仪光源管脚焊接接插件插头;

    步骤2,测试时,将探测器插装于ic锁紧座,整理尾纤后,将焊接好的接插件插头与接插件插座对接;

    步骤3,打开总开关,由数显电压表上读取此时的数值,记作vn,再打开开关,通过调速电位器将数显电流表上的数值调至100,读取此时数显电压表上的数值,记作v;

    步骤4,若需要测量不同驱动电流时的探测器输出电压值,将调速变位器旋钮调节至数显电流表数值为所需数值时停止旋转,读取此时的数显电压表上的数值,测试完成后通过对调速变位器的控制,将数显电流表上的数值调整为100,并依次关闭开关、总开关,将已对接器件从该仪器上取下;

    步骤5,查阅元器件检测记录,记录探测器响应度与光源光功率;通过公式α=-10log[(v-vn)/s/pin)]计算此时已装配光路的光路损耗,其中pin为光源光功率,s为探测器响应度,代入测得的v与vn,将α值与计算过的理论最大值进行比较,若α值小于理论最大值,则该光纤陀螺仪光路装配合格,反之则装配不合格。

    与现有技术相比,本发明有以下技术效果:

    本发明通过变压器将220v交流电转化为±5v直流供电,一路 5v向光源板供电,以提供光源工作条件,一路输出±5v供电以保证探测器正常工作,一路±5v作为该仪器的散热风扇的供电,确保各器件、芯片可以在合适的环境下工作,使用数显电压表测试探测器引脚电压差,分别记录开关接通前后的电压值,接通前记做vn,接通后记作v,通过计算得到该光纤陀螺仪的光路损耗。实现同时测量光纤陀螺仪多个轴向或多个单轴光纤陀螺仪的光路损耗的仪器;

    本发明测量效率远高于传统光路测量方法,提高八倍以上;

    本发明不触碰光路,避免引入人为干扰;

    本发明避免了传统光路测量方法中对插入损耗的忽视,准确度更高;

    本发明操作难度小,操作人员不需光纤工艺操作培训。

    附图说明

    图1为该发明设计仪器电路示意图;

    图2为该发明设计仪器结构主视图;

    图3为该发明设计仪器结构俯视图。

    具体实施方式

    以下结合附图对本发明进一步说明:

    一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置及测量方法,如附图1所示,通过变压器2将220v交流电转化为±5v直流供电,一路 5v向光源板3供电,以提供光源工作条件,一路输出±5v供电以保证探测器正常工作,一路±5v作为该仪器的散热风扇9的供电,确保各器件、芯片可以在合适的环境下工作,使用数显电压表7测试探测器4、5引脚电压差,分别记录开关5接通前后的电压值,接通前记做vn,接通后记作v,通过计算得到该光纤陀螺仪的光路损耗。

    如图2所示,本发明用于测量光纤陀螺仪光路损耗的仪器包括机箱1、变压器2、光源板3、总开关4、开关5、调速电位器6、数显电压表7、数显电流表8,所述变压器2、光源板3设于机箱1内部并使用螺钉进行固定,数显电压表7、数显电流表8、调速变位器6与开关5安装于机箱1前面板。

    该仪器还包括±5v供电的散热风扇9,位于机箱1后侧,用于降低机箱1内部温度,保证测量器件灵敏度。

    该仪器选用高度可调的橡胶支撑脚柱12,可以使操控区域高度更符合实际使用要求,底部的橡胶支撑垫还能起到防震的作用。

    该仪器采用ic锁紧座10作为探测器插座,可以使得探测器插装便捷,且不会造成由于插装错误带来的器件损坏,提高了测试效率,减少了操作失误的可能。

    该仪器采用接插件插座11作为光源插座,避免了已安装光源的多次拆卸,减少了光源移动或多次装配过程中造成的尾纤受损,减少了器件损坏的可能。

    该仪器将ic锁紧座10安装在接插件插座11的下方,使得探测器插装后其尾纤可以自然舒展的下垂,避免了插装光源接口时可能造成的光纤断裂以及弯曲光纤造成的读数不准确。

    采用光源板3替代驱动板和温控板,可以使内部空间更加宽松,有利于器件散热,同时光源板又包含温控模块与驱动模块,具备相关功能,可以减少多余走线,使内部布线更加合理、美观。

    该仪器中装配有上述光源板3三块,并配有三组数显电压表7及数显电流表8,故该仪器可以同时测量光纤陀螺仪三个轴向或三个单轴光纤陀螺仪的电压电流数值,提高了工作效率。

    该仪器可以通过对调速电位器6的控制,及对数显电流表8的观察,来实现对光源驱动电流大小的调节,同时还满足不同驱动电流下对已装配光路探测器输出电压值的测量。

    在进行光路测试前,在待测光纤陀螺仪光源管脚焊接接插件插头,测试时,将光路装配完成的光纤陀螺仪静置于桌面上,将探测器插装于ic锁紧座10,整理尾纤后,将焊接好的接插件插头与接插件插座11对接,打开总开关4,由数显电压表7上读取此时的数值,记作vn,再打开开关5,通过调速电位器6将数显电流表8上的数值调至100,读取此时数显电压表7上的数值,记作v,若需要测量不同驱动电流时的探测器输出电压值,只需要将调速变位器6旋钮调节至适当位置,直至数显电流表数值为所需数值时停止旋转,读取此时的数显电压表7上的数值即可,测试完成后通过对调速变位器6的控制,将数显电流表8上的数值调整为100,并依次关闭开关5、总开关4,将已对接器件从该仪器上取下。

    查阅元器件检测记录,记录探测器响应度与光源光功率;通过公式α=-10log[(v-vn)/s/pin)]计算此时已装配光路的光路损耗,其中pin为光源光功率,s为探测器响应度,代入由该发明仪器测得的v与vn,将α值与计算过的理论最大值进行比较,若α值小于理论最大值,则该光纤陀螺仪光路装配合格,反之则装配不合格。

    该发明仪器可以减少光路测试中光纤的熔接次数,可以测量完整光路的光路损耗值,还可以同时进行三轴的数据测量,且该发明仪器操作简单,提高了光路装配的工作效率,该发明仪器还为光路装配的质量检查提供了参考依据,提高了光纤陀螺仪光路装配的合格率。


    技术特征:

    1.一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置,其特征在于,包括机箱(1)、变压器(2)、光源板(3)、数显电压表(7)、数显电流表(8);变压器(2)、光源板(3)、数显电压表(7)、数显电流表(8)均设置在机箱(1)内部,ic锁紧座(10)与接插件插座(11)设置在机箱侧盖;变压器(2)一端连接外部电源,变压器(2)另一端分两路,一路连接ic锁紧座(10),另一路依次连接光源板(3)、数显电流表(8)和接插件插座(11);数显电压表(7)并联在ic锁紧座(10)上;待测陀螺仪设置在机箱外部。

    2.根据权利要求1所述的一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置,其特征在于,光源板(3)包括驱动模块、温控模块和调速电位器(6);变压器(2)分出的另一路分为两支路,一支路依次连接调速电位器(6)、驱动模块和数显电流表(8),另一支路连接温控模块,两支路与接插件插座(11)连接。

    3.根据权利要求2所述的一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置,其特征在于,调速电位器(6)串联有开关(5);光源板(3)的个数为三个,每个光源板(3)均对应一个数显电流表(8);三个数显电压表(7)和三个数显电流表(8)并排设置在机箱(1)外壳上;且每个数显电压表(7)侧面的机箱上均设置有开关(5),每个数显电流表(8)的侧面的机箱上均设置有调速电位器(6)。

    4.根据权利要求1所述的一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置,其特征在于,变压器(2)串联有总开关(4);连接光源板(3)的支路上并联有散热风扇(9),散热风扇(9)位于机箱外壳上。

    5.根据权利要求1所述的一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置,其特征在于,ic锁紧座(10)安装在接插件插座(11)下方;接插件插座(11)作为光源插座,ic锁紧座(10)作为探测器插座。

    6.根据权利要求1所述的一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置,其特征在于,机箱底部设置有橡胶支撑脚柱(12)。

    7.一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置的测量方法,其特征在于,基于权利要求(1)至(6)任意一项所述的一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置,包括以下步骤:

    步骤1,在进行光路测试前,在待测光纤陀螺仪光源管脚焊接接插件插头;

    步骤2,测试时,将探测器插装于ic锁紧座,整理尾纤后,将焊接好的接插件插头与接插件插座对接;

    步骤3,打开总开关(4),由数显电压表上读取此时的数值,记作vn,再打开开关(5),通过调速电位器(6)将数显电流表(8)上的数值调至100,读取此时数显电压表(7)上的数值,记作v;

    步骤4,若需要测量不同驱动电流时的探测器输出电压值,将调速变位器(6)旋钮调节至数显电流表数值为所需数值时停止旋转,读取此时的数显电压表(7)上的数值,测试完成后通过对调速变位器(6)的控制,将数显电流表(8)上的数值调整为100,并依次关闭开关(5)、总开关(4),将已对接器件从该仪器上取下;

    步骤5,查阅元器件检测记录,记录探测器响应度与光源光功率;通过公式α=-10log[(v-vn)/s/pin)]计算此时已装配光路的光路损耗,其中pin为光源光功率,s为探测器响应度,代入测得的v与vn,将α值与计算过的理论最大值进行比较,若α值小于理论最大值,则该光纤陀螺仪光路装配合格,反之则装配不合格。

    技术总结
    一种测量光纤陀螺仪光路损耗的装置,包括机箱、变压器、光源板、数显电压表、数显电流表;变压器、光源板、数显电压表、数显电流表均设置在机箱内部,IC锁紧座与接插件插座设置在机箱侧盖;变压器一端连接外部电源,变压器另一端分两路,一路连接IC锁紧座,另一路依次连接光源板、数显电流表和接插件插座;数显电压表并联在IC锁紧座上;待测陀螺仪设置在机箱外部。本发明测量效率远高于传统光路测量方法,提高八倍以上;本发明不触碰光路,避免引入人为干扰;本发明避免了传统光路测量方法中对插入损耗的忽视,准确度更高。

    技术研发人员:张斌;訾吉朝;管斌;唐乾;张户昌
    受保护的技术使用者:西安中科华芯测控有限公司
    技术研发日:2020.11.17
    技术公布日:2021.03.12

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