一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法技术

本发明专利技术涉及一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法，属于光纤陀螺技术领域。本发明专利技术的光纤陀螺用检测电路噪声特性测试方法，解决了光纤陀螺用检测电路调试过程中，为了提高调试阶段的有效性，需要对检测电路板噪声特性进行测试的问题。该方法利用检测电路板的A/D转换模块和数字信号处理模块等内部硬件资源，利用光纤陀螺类似的差分信号解调方案，对前置放大滤波模块和D/A输出驱动模块的噪声特性进行测试，通过测试结果来评价检测电路板的噪声性能，提高检测电路板调试有效性，避免性能不合格电路板流入光纤陀螺整机装配生产中，保证了成品率。该方法也可用于光纤陀螺用检测电路的设计验证，指导光纤陀螺用检测电路设计方案的优化改进。

Noise characteristic test method for detecting circuit board of optical fiber gyroscope

The invention relates to a test method for noise characteristics of a detecting circuit board of an optical fiber gyroscope, belonging to the technical field of fiber optic gyroscope. With the noise characteristics of fiber optic gyroscope detection circuit of the invention solves the test method for fiber optic gyroscope detection circuit debugging process, in order to improve the effectiveness of the commissioning phase, the need for testing the characteristics of noise detection circuit board problem. The method used for detecting circuit board A/D conversion module and digital signal processing module and other hardware resources, using the fiber optic gyroscope similar differential signal demodulation scheme for testing the noise characteristics of the preamplifier output filter module and D/A driver module, noise performance according to the test results to evaluate the detection circuit board, improve the effectiveness of testing debugging circuit board, circuit board to avoid substandard performance into the fiber optic gyro assembly production, guarantee the rate of finished products. The method can also be used in the design and verification of the detection circuit for fog, and guide the optimization and improvement of the detection circuit design for fog.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法
本专利技术涉及光纤陀螺
，具体涉及一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法。
技术介绍
光纤陀螺作为角速度敏感元件，具有体积小，重量轻、精度高等特点，已经广泛应用于惯性测量
目前，成熟的干涉型光纤陀螺采用闭环反馈与信号调制解调相结合的检测电路方案。检测电路板是干涉式光纤陀螺仪的信号处理核心组件，一般包括前置放大滤波模块、A/D转换模块、数字信号处理模块、D/A转换模块、D/A输出驱动模块和数字通信模块。在理想状态下，对于经过设计验证的检测电路板，工作性能由设计保证，噪声特性满足设计指标要求。然而，实际生产过程中，对于同一检测电路板设计方案，由于器件、生产工艺和管理控制等多方面因素，不同批次或者同一批次电路板之间的性能也会存在差异性。在批量生产的条件下，总会出现噪声特性指标不合格的产品。如果在电路板调试阶段，仅通过简单的阻抗测试和基本功能测试来判别电路板生产是否合格，无法排除因生产过程导致检测电路板噪声特性指标下降引起的不合格品，因此，没有有效的测试手段对检测电路板噪声特性进行测试，不合格的电路板就会流入光纤陀螺仪中，影响光纤陀螺仪产品的成品率，导致不必要的返修工作。目前，光纤陀螺用检测电路板的调试内容主要包括电路板的绝缘性、电源阻抗和通信等基本功能测试，而没有针对检测电路板检测噪声特性的测试方案，只能将检测电路板装配到光纤陀螺仪整机上，进行整机的性能测试，才能确定检测电路板是否满足设计要求。不能测试光纤陀螺用检测电路板噪声特性，也对检测电路板的设计方案验证和生产工艺改进没有明确的指导作用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何解决光纤陀螺用检测电路调试过程中，为了提高调试阶段的有效性，需要对检测电路板噪声特性进行测试的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法，包括以下步骤：第1步：搭建检测电路板测试系统该系统包括：直流稳压电源1、待测检测电路板2、测试设备3和测试计算机4，该系统中，在直流稳压电源1供电的条件下，待测检测电路板2将空载时内部前置放大滤波模块的噪声信号通过内部A/D转换模块转换为数字噪声信号，然后经内部数字信号处理模块解调出噪声数据，最后通过内部数字通信模块发送给测试设备3，测试设备3将噪声数据转发到测试计算机4，测试计算机4接收测试得到的解调数据；第2步：设定噪声解调周期T待测检测电路板2的噪声解调周期与光纤陀螺的解调周期相同，设光纤陀螺使用的光纤环长度为L，光纤陀螺的解调周期为其光纤环渡越时间τ的2倍，光纤环的渡越时间由公式(1)表示，待测检测电路板2噪声解调周期T也为光纤陀螺的光纤环渡越时间的2倍，由公式(2)计算得到；其中，n代表光纤的折射率为1.54，L代表光纤陀螺光纤环长度，c代表真空中的光速，τ表示光纤陀螺用光纤环的渡越时间；第3步：利用待测检测电路板2的数字信号处理模块实现噪声数据的差分解调，得到噪声原始数据；具体方法如下：数字信号处理模块产生A/D转换模块需要的采样时钟，周期为tAD，tAD＝T/2N，N为大于1的正整数，对检测电路板的前置滤波放大模块空载信号数据进行采样，将噪声解调周期平分为2个半周期，其中第一个半周期为正半周期、另一个半周期为负半周期，在正半周期共采样N次，选取其中的k个数据进行累加，0<k<N，采用公式(3)得到D+；同样，负半周期选取同样位置的k个采样数据，累加得到D_，按照公式(4)计算得到一个噪声解调周期内的噪声数据ΔD；ΔD＝D+-D_(4)其中，k为周期选取的采样数据个数，Di为第i个采样数据，D+是解调正半周期k个数据累积和，D_为解调负半周期k个数据累积和，ΔD是一个噪声解调周期内的噪声数据；设检测电路板的数字通信模块的通信周期为N’，将通信周期内的m个噪声解调周期的噪声数据ΔD1、ΔD2、ΔD3、﹒﹒﹒、ΔDm进行累积，用公式(5)得到累积的噪声原始数据ΔDC，通过数字通信模块发送到测试计算机，m＝N’/T；其中，ΔDi是一个通信周期内，第i个噪声解调周期的噪声数据，ΔDC是一个通信周期累积到的噪声原始数据；第4步：分析所述噪声原始数据，评价前置滤波放大模块的输出特性；设测试时间为t，1秒内共采集到噪声原始数据个数为M，组成的数据集合为{ΔDCi，i＝1，2，3，…，M}，求第i秒的M个数据的均值为ΔDCi，按照公式(6)计算t秒测试时间内的测试数据均值按照公式(7)计算t个数据的标准差ΔDCM；其中，t是测试时间(单位s)，ΔDCi是1秒内噪声原始数据的均值，是测试时间t内噪声测试数据的均值，ΔDCM是t内噪声测试数据的标准差；用ΔDCM的大小评价检测电路板前置滤波放大模块的噪声特性；设置噪声均值和标准差ΔDCM的参考值范围，对检测电路板的前置滤波放大模块噪声特性是否满足要求进行评价；第5步：设置方波信号，测试待测检测电路板2的综合噪声特性把待测检测电路板2内部的D/A驱动输出模块与前置滤波放大模块的输入端连接，通过待测检测电路板2的数字信号处理模块，产生周期为T的方波信号，将该方波信号叠加到D/A输出驱动模块的噪声一起输入到前置放大滤波模块；重复第3步，按照第4步中公式(7)计算噪声解调数据的标准差，然后设置标准差ΔDCM的参考值范围，对待测检测电路板2的噪声特性是否满足要求进行评价。优选地，第4步中，若需要考核解调数据10秒噪声特性，则按照公式(8)、(9)分别计算10秒解调数据的均值和标准差，用与1s数据处理相同的方法进行评价；其中，t是测试时间，ΔDCTi是10秒内噪声原始数据的均值，是测试时间t内噪声测试数据的均值，ΔDCTM是t内噪声10秒测试数据的标准差。优选地，第5步中，还按照第4步中的公式(9)计算噪声解调数据的标准差，然后根据具体光纤陀螺对检测电路板综合噪声的要求，设置标准差ΔDCM的参考值范围，对电路板噪声特性是否满足要求进行评价。(三)有益效果本专利技术的光纤陀螺用检测电路噪声特性测试方法，解决了光纤陀螺用检测电路调试过程中，为了提高调试阶段的有效性，需要对检测电路板噪声特性进行测试的问题。该方法利用检测电路板的A/D转换模块和数字信号处理模块等内部硬件资源，利用光纤陀螺类似的差分信号解调方案，对前置放大滤波模块和D/A输出驱动模块的噪声特性进行测试，通过测试结果来评价检测电路板的噪声性能，提高了检测电路板调试有效性，避免了性能不合格电路板流入光纤陀螺整机装配生产中，保证了成品率。另外，该方法也可用于光纤陀螺用检测电路的设计验证，指导光纤陀螺用检测电路设计方案的优化改进。附图说明图1为光纤陀螺用检测电路板功能框图；图2为本专利技术的检测电路板前置滤波放大电路噪声评估测试系统示意图；图3为本专利技术的检测电路板前置滤波放大模块噪声解调原理图；图4为本专利技术的检测电路板综合噪声性能评估测试系统示意图；图5为本专利技术的检测电路板综合噪声性能解调原理图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。光纤陀螺用检测电路板功能框图所图1所示，包括前置放大滤波模块、A/D转换模块、数字信号处理模块、D/A转换模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步：搭建检测电路板测试系统该系统包括：直流稳压电源(1)、待测检测电路板(2)、测试设备(3)和测试计算机(4)，该系统中，在直流稳压电源(1)供电的条件下，待测检测电路板(2)将空载时内部前置放大滤波模块的噪声信号通过内部A/D转换模块转换为数字噪声信号，然后经内部数字信号处理模块解调出噪声数据，最后通过内部数字通信模块发送给测试设备(3)，测试设备(3)将噪声数据转发到测试计算机(4)，测试计算机(4)接收测试得到的解调数据；第2步：设定噪声解调周期T待测检测电路板(2)的噪声解调周期与光纤陀螺的解调周期相同，设光纤陀螺使用的光纤环长度为L，光纤陀螺的解调周期为其光纤环渡越时间τ的2倍，光纤环的渡越时间由公式(1)表示，待测检测电路板(2)噪声解调周期T也为光纤陀螺的光纤环渡越时间的2倍，由公式(2)计算得到；

【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺用检测电路板噪声特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步：搭建检测电路板测试系统该系统包括：直流稳压电源(1)、待测检测电路板(2)、测试设备(3)和测试计算机(4)，该系统中，在直流稳压电源(1)供电的条件下，待测检测电路板(2)将空载时内部前置放大滤波模块的噪声信号通过内部A/D转换模块转换为数字噪声信号，然后经内部数字信号处理模块解调出噪声数据，最后通过内部数字通信模块发送给测试设备(3)，测试设备(3)将噪声数据转发到测试计算机(4)，测试计算机(4)接收测试得到的解调数据；第2步：设定噪声解调周期T待测检测电路板(2)的噪声解调周期与光纤陀螺的解调周期相同，设光纤陀螺使用的光纤环长度为L，光纤陀螺的解调周期为其光纤环渡越时间τ的2倍，光纤环的渡越时间由公式(1)表示，待测检测电路板(2)噪声解调周期T也为光纤陀螺的光纤环渡越时间的2倍，由公式(2)计算得到；其中，n代表光纤的折射率为1.54，L代表光纤陀螺光纤环长度，c代表真空中的光速，τ表示光纤陀螺用光纤环的渡越时间；第3步：利用待测检测电路板(2)的数字信号处理模块实现噪声数据的差分解调，得到噪声原始数据；具体方法如下：数字信号处理模块产生A/D转换模块需要的采样时钟，周期为tAD，tAD＝T/2N，N为大于1的正整数，对检测电路板的前置滤波放大模块空载信号数据进行采样，将噪声解调周期平分为2个半周期，其中第一个半周期为正半周期、另一个半周期为负半周期，在正半周期共采样N次，选取其中的k个数据进行累加，0<k<N，采用公式(3)得到D+；同样，负半周期选取同样位置的k个采样数据，累加得到D-，按照公式(4)计算得到一个噪声解调周期内的噪声数据ΔD；ΔD＝D+-D-(4)其中，k为周期选取的采样数据个数，Di为第i个采样数据，D+是解调正半周期k个数据累积和，D_为解调负半周期k个数据累积和，ΔD是一个噪声解调周期内的噪声数据；设检测电路板的数字通信模块的通信周期为N’，将通信周期内的m个噪声解调周期的噪声数据ΔD1、ΔD2、ΔD3、﹒﹒﹒、ΔDm进行累积，用公式(5)得到累积的噪声原始数据ΔDC，通过数字通信模块发送到测试计算机，m＝N’/T；其中，ΔDi是一个通信周期内，第i个噪声解调周期的噪声...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建华，李敏，杨慧，
申请(专利权)人：北京计算机技术及应用研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11