一种光纤陀螺用光纤耦合器频率特性测量装置

技术领域

本发明涉及一种频率特性测量装置，具体涉及一种光纤陀螺用光纤耦合器频率特性测量装置。

背景技术

光纤陀螺仪是一种基于Sagnac效应的角速率传感器，可用于敏感载体的角运动，经过信号计算处理，输出角速率信息。

目前，目前光纤陀螺制造过程中，由于缺少光纤耦合器频率特性检测装置，无法对光纤耦合器的频率特性进行检测，采用的是“试错”的办法，需要将光纤陀螺仪制造完成后，通过对光纤陀螺仪的精度测试，发现光纤耦合器存在问题再返工，重新更换光纤耦合器，直至修复。由于无法对光纤耦合器的频率特性进行检测，光纤耦合器的频率特性未知的情况下很容易导致光纤陀螺仪精度问题，造成返工；且用于更换的光纤耦合器也是随机挑选，经常出现一只光纤陀螺仪多次重复返工的情况，费时费力且存在较大的返工质量风险，影响产品可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤陀螺用光纤耦合器频率特性测量装置，解决了如上技术问题。

本发明提出了一种光纤陀螺用光纤耦合器频率特性测量装置，包括光源、Y波导、探测器、信号检测与处理电路、光源驱动仪和上位机，所述上位机控制所述光源驱动仪为所述光源提供电流，所述光源输出光信号通过待检测光纤耦合器后进入所述探测器产生电信号，所述电信号通过所述信号检测与处理电路进行处理；所述信号检测和处理电路的信号端与Y波导的管脚连接，信号端的周期反馈信号输出到Y波导，使Y波导成为激励源；通过对Y波导施加扫频的周期信号作为激励源，检测经过光纤耦合器输出的光信号的变化，得到光纤陀螺用光纤耦合器频率特性测量结果。

进一步地，所述信号检测和处理电路生成扫频的周期性方波信号，方波信号幅值4.0V，占空比为50％，方波信号频率从100KHz-300KHz扫频，扫频步长0.05KHz，每个频率点持续时间为100ms。

进一步地，所述方波信号施加到Y波导的电极上后形成激励源，Y波导会产生同频的寄生干扰信号。

进一步地，所述干扰信号耦合进入到所述光纤耦合器中，对所述光纤耦合器中传输的光信号进行调制，从而所述探测器对调制后的光信号进行探测。

进一步地，所述信号检测和处理电路对探测器输出的信号进行采集后，形成装置的图形显示。

进一步地，所述待检测光纤耦合器与所述Y波导平行放置，二者间距为5mm。

进一步地，所述上位机与所述光源驱动仪连接，所述上位机控制所述光源驱动仪生成输出电流，形成光源所需的驱动电流和温控电流。

进一步地，所述上位机与所述信号检测和处理电路连接，通过向信号检测和处理电路发送复位和通信指令，对接收到的数据进行运算和图形显示。

本发明提供一种光纤陀螺用光纤耦合器频率特性测量装置，用于在光纤陀螺仪制造过程中，在装配前对光纤耦合器的频率特性进行检测，确保光纤耦合器装配到光纤陀螺仪上后不会再出现频率特性问题，解决缺乏光纤耦合器频率特性检测手段的问题，消除因试错、多次返工带来的资源浪费和质量风险，提高光纤陀螺仪制造的一次合格率，节约制造成本，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明一种光纤陀螺用光纤耦合器频率特性测量装置系统构成图；

图2为本发明周期性方波信号示意图。

图3为本发明扫频时间和频率示意图。

图4为某器件频率特性典型测量结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

目前，干涉型光纤陀螺仪主要采用的是数字闭环检测方案，由检测电路和敏感光路组成。其中敏感光路采用的是混偏型的光路方案，主要包括SLD光源、光纤耦合器、Y波导、PIN-FET探测器和保偏光纤环。检测电路对PIN-FET探测器输出的电信号进行检测，并进行运算和处理，生成闭环反馈信号，施加到Y波导的电极上，利用Y波导的电光效应对光信号产生作用，实现对敏感光路的反馈调制。闭环反馈信号是周期信号，其频率与光纤陀螺仪的本征频率一致，主要由保偏光纤环的环长决定。当该周期信号施加到Y波导电极上之后，由于制造Y波导的铌酸锂材料除了具有电光效应外，还具有压电、声光、光弹等多种效应，因此Y波导还会产生周期性的寄生干扰信号。在实际光纤陀螺设计中，通常将光纤耦合器、Y波导和保偏光纤环作为组件组装到一起，此时Y波导产生的周期性干扰信号将会对光纤耦合器产生影响，影响光纤陀螺仪的精度。

本发明设计一种光纤陀螺用光纤耦合器频率特性测量装置，用于在光纤陀螺仪制造过程中，提前对光纤耦合器的频率特性进行测试，确保光纤耦合器装配到光纤陀螺仪上后不会再出现频率特性问题，解决缺乏光纤耦合器频率特性检测手段的问题，消除因试错、多次返工带来的资源浪费和质量风险，提高光纤陀螺仪制造的一次合格率。

如图1所示，一种光纤陀螺用光纤耦合器频率特性测量装置主要由光源、Y波导、探测器、信号检测与处理电路、光源驱动仪和上位机组成。上位机与光源驱动仪连接，控制光源驱动仪输出电流，光源驱动仪与光源连接，为光源提供驱动电流和温控电流；待测光纤耦合器与Y波导平行放置，间距约5mm，待测光纤耦合器输入一端与光源连接，输出一端与探测器连接，光源输出的光信号经过待测光纤耦合器后，进入探测器备接收并转换成电信号。信号检测和处理电路与探测器连接，对探测器输出的电信号进行采样和处理，信号检测和处理电路信号V+、V-分别与Y波导的③、②管脚连接，将生成的周期反馈信号输出到Y波导，使Y波导作为激励源。上位机与信号检测和处理电路连接，向信号检测和处理电路发送复位、通信指令，对接收到的数据进行运算和图形显示。

在这个系统中，上位机起到了连接和控制各个部件的作用。通过与光源驱动仪的连接，上位机可以控制光源驱动仪的输出电流，从而为光源提供所需的驱动电流和温控电流。同时，光源驱动仪与光源的连接也确保了光源能够正常工作。待测光纤耦合器与Y波导平行放置，它们之间的间距约为5mm。待测光纤耦合器的输入一端与光源连接，输出一端与探测器连接。这样，光源输出的光信号经过待测光纤耦合器后，可以进入探测器进行接收并转换成电信号。这种设计使得待测光纤耦合器能够起到将光信号传输到探测器的作用。信号检测和处理电路与探测器相连，它对探测器输出的电信号进行采样和处理。信号检测和处理电路的信号V+和V-分别与Y波导的③和②管脚连接，这样生成的周期反馈信号可以输出到Y波导，从而使Y波导成为激励源。上位机还与信号检测和处理电路连接，通过向信号检测和处理电路发送复位和通信指令，上位机可以对接收到的数据进行运算和图形显示。这样，上位机可以实现对整个系统的控制和监测。通过上位机与光源驱动仪、待测光纤耦合器、信号检测和处理电路的连接，我们能够实现对光信号的控制、传输和检测。这个系统具有较高的可靠性和稳定性，能够满足各种光学实验和应用的需求。

待测光纤耦合器输入一端接入到光源后，从光源输出的光信号进入到待测光纤耦合器，光纤耦合器具有分束作用，其中一部分光经光纤耦合器的输出端输出，进入到探测器。信号检测和处理电路生成扫频的周期性方波信号，方波信号幅值4.0V,占空比为50％(如图2所示)，方波信号频率从100KHz-300KHz扫频，扫频步长0.05KHz，每个频率点持续时间为100ms(如图3所示)。将该方波信号施加到Y波导的电极上后，Y波导会产生同频的寄生干扰信号，并耦合进入到光纤耦合器中，对光纤耦合器中传输的光信号产生调制作用，经探测器可对调制后的光信号进行探测。信号检测和处理电路对探测器输出的信号进行采集后，采用相关检测算法进行检测；上位机对信号检测和处理电路检测到的数据进行运算和图形显示。某器件测量结果典型图如图4所示，扫频频率为180KHz时，光纤耦合器输出异常。

在将方波信号施加到Y波导的电极上后，Y波导会产生同频的寄生干扰信号，并通过耦合进入光纤耦合器中。这样，光纤耦合器中传输的光信号就会被调制。经过探测器的探测，我们可以对调制后的光信号进行进一步的分析和处理。信号检测和处理电路对探测器输出的信号进行采集，并采用相关检测算法进行检测。这些算法可以帮助我们提取出有用的信息，并对其进行分析和判别。最后，上位机对信号检测和处理电路检测到的数据进行运算和图形显示，以便用户能够直观地了解光纤耦合器的工作状态和传输性能。通过以上的工作流程，我们可以对待测光纤耦合器进行全面的测试和评估。这有助于确保光纤耦合器的正常工作，并提供可靠的光信号传输和调制功能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。