一种高精度光纤环用温度测试系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高精度光纤环用温度测试系统及其使用方法，该系统包括设置在温箱内的光纤环测试装置，以及设置在温箱外的光路信号处理装置、电路信号处理装置和数据采集与处理装置；光纤环测试装置包括下盖、下垫片、上垫片、上盖、Y波导光学集成器和温度传感器；光路信号处理装置包括光纤耦合器、光源和探测器；电路信号处理装置包括温度传感器供电模块、温度传感器温度信号采集模块、光纤环信号处理模块和数据传输模块；数据采集与处理装置包括数据采集模块、数据存储模块和数据处理模块；该系统兼具满足各类温度环境需要且能屏蔽电磁干扰，体现光纤陀螺壳体本身的热设计对高精度光纤环温度性能影响，且其使用方法简单、易行，且不易损坏光纤环。且不易损坏光纤环。且不易损坏光纤环。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度光纤环用温度测试系统及其使用方法


[0001]本专利技术涉及光纤陀螺光纤环温度测试
，特别涉及一种高精度光纤环用温度测试系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]高精度光纤环是高精度光纤陀螺的核心器件，其精度直接决定了高精度光纤陀螺的最终精度。在实际使用过程中，对高精度光纤环的任何干扰都会引起高精度光纤环内正向和反向传输光的非互易性，使高精度光纤陀螺产生偏置漂移而降低高精度光纤陀螺的精度。
[0003]对高精度光纤环的主要干扰包括：环境温度干扰，环境磁场干扰和振动干扰。其中，环境温度对高精度光纤陀螺测量精度的影响最为明显。为了确保高精度光纤陀螺的全温精度，提高高精度光纤陀螺的合格率，在高精度光纤陀螺装配前，对高精度光纤环进行温度试验评价并获得高精度光纤环的温度指标是高精度光纤环生产中的重要环节。针对光纤陀螺光纤环温度试验，已公开专利CN100538309C公开了一种光纤陀螺中光纤环在线模块化测试装置，已公开专利CN111964659A公开了一种光纤陀螺光纤环温度测试与评价系统；这些现有技术虽然给光纤陀螺光纤环温度试验提供了方案和标准，但是由于只局限于光纤陀螺光纤环温度试验的方案，而没有提及用于高精度光纤环温度试验的装置，导致无法实现具体的高精度光纤环温度试验，同时这些现有技术没有考虑屏蔽环境磁场和振动对高精度光纤环的影响，在直接应用于高精度光纤环的温度测试和评价中将带入磁场和振动对高精度光纤环的影响从而造成对高精度光纤环的温度测试和评价的偏差，因此有必要设计一种用于高精度光纤环温度试验的装置。
[0004]基于上述描述，作为高精度光纤环温度试验的核心部件，高精度光纤环温度测试系统在结构设计上需要满足以下要求：
[0005]1)该测试系统可以满足各种温度环境模拟的设定，以实现与实际使用状况一致，同时该测试系统还应该能够体现出光纤陀螺壳体本身的热设计对高精度光纤环的温度性能的影响；
[0006]2)该测试系统中用于固定高精度光纤环的结构设计应便于安装与拆卸，同时要考虑屏蔽磁场以及测试过程中发生的振动对高精度光纤环的影响，避免使用过程中损伤高精度光纤环；
[0007]3)该测试系统应考虑高精度光纤环尾纤与测试模块连接时的平滑走线，以避免尾纤断裂。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种满足上述光纤陀螺光纤环温度试验中对装置的各项要求的高精度光纤环用温度测试系统。
[0009]本专利技术的另一目的是提供一种采用上述高精度光纤环用温度测试系统实现光纤
陀螺光纤环温度测试的使用方法。
[0010]为此，本专利技术技术方案如下：
[0011]一种高精度光纤环用温度测试系统，包括设置在温箱内的光纤环测试装置，以及设置在温箱外的光路信号处理装置、电路信号处理装置和数据采集与处理装置；
[0012]光纤环测试装置包括自下而上依次设置的下盖、下垫片、上垫片和上盖，以及Y波导光学集成器和温度传感器；下盖顶端设有开口的筒体，其中心处设有圆形上盖安装槽、周向上形成有一个环形的光纤环安装槽；上盖由下柱形体、自下柱形体顶面边缘处沿轴向向上延伸形成的环形筒体、和内边缘固定在环形筒体顶端的上环形板构成，使上盖的下柱形体插装在下盖的上盖安装槽内时，其上环形板盖装在光纤环安装槽的顶端开口处，使光纤环安装槽形成一个封闭的环形空间；下垫片和上垫片为两块具有相同结构和尺寸的环形垫片，二者内置在光纤环安装槽内；Y波导光学集成器包括内嵌在上盖上的Y波导光学集成器主体，其上设有用于与被测光纤环的第一尾纤相连接的第一尾纤输入端子、与被测光纤环的第二尾纤相连接的第二尾纤输入端子和一个光学信号输出端子；温度传感器包括内嵌在上盖上的温度传感器主体，其上设有连接有电源地输入电信号线的电源地输入端子、连接有电源输入电信号线的电源输入端子和连接有温度信号输出电信号线的温度信号输出端子；
[0013]光路信号处理装置与光学信号输出端子连接，以向Y波导光学集成器输入由光源提供的光信号，并接收经过Y波导光学集成器反馈的被测光纤环内两束相向传输的光的光信号；
[0014]电路信号处理装置分别与电源地输入电信号线、电源+V输入电信号线和温度信号输出电信号线连接，以为温度传感器供电并采集温度信号，同时，电路信号处理装置与光路信号处理装置连接，以采集由光路信号处理装置输出的光信号并转换为电信号；
[0015]数据采集与处理装置与电路信号处理装置连接，以采集、存储并处理输出的光信号和温度信号，得到被测光纤环的温度特性指标。
[0016]光路信号处理装置包括光纤耦合器、光源和探测器；光纤耦合器一端通过光进一步地，学信号传输光纤与光纤环测试装置中的光学信号输出端子相连接、另一端通过光学信号传输光纤分别与光源和探测器相连接。
[0017]进一步地，电路信号处理装置包括温度传感器供电模块、温度传感器温度信号采集模块、光纤环信号处理模块和数据传输模块；温度传感器供电模块的负极和正极分别与电源地输入电信号线及电源输入电信号线的另一端连接，以为温度传感器供电；温度传感器温度信号采集模块与温度传感器的温度信号输出电信号线连接，以自温度传感器采集温度信号；光纤环信号处理模块与探测器通过光信号输出电信号线相连接，以采集光纤环输出的光信号并转换为电信号；数据传输模块分别通过信号传输线与温度传感器温度信号采集模块和光纤环信号处理模块相连接，以向外输出转换为电信号的光信号和温度信号。
[0018]进一步地，数据采集与处理装置包括数据采集模块、数据存储模块和数据处理模块；数据采集模块与数据传输模块通过信号传输线相连接，以接收转换为电信号的光信号和温度信号；数据存储模块与数据采集模块通过信号传输线相连接，以将转换为电信号的光信号和温度信号存储在存储介质上；数据处理模块与数据存储模块通过信号传输线相连接，以处理转换为电信号的光信号和温度信号并得到被测光纤环的温度特性指标。
[0019]进一步地，在上盖的上环形板顶面的外边缘处和内边缘处分别设有外环状凸条和内环状凸条，使二者之间形成环形尾纤凹槽，且在外环状凸条上开设有一个与光纤环安装槽连通的尾纤出纤豁口I，在与尾纤出纤豁口I间距最远的内环状凸条上开设有尾纤出纤豁口II，且尾纤出纤豁口II两侧分别开设有与上盖安装槽连通的第一狭长尾纤固定槽和第二狭长尾纤固定槽；在位于尾纤出纤豁口下方的上垫片上开设有出纤豁口。
[0020]进一步地，在上盖的上盖安装槽槽底对称设有两个圆柱形凸台，且自每个圆柱形凸台顶面均沿轴向向下开设有螺纹盲孔，以拧装螺钉作为上盖的提手。
[0021]进一步地，上垫片和下垫片的尺寸与光纤环安装槽的尺寸相适应，且上垫片和下垫片的厚度满足：当下垫片、被测光纤环和上垫片自下而上依次叠加为整体的厚度略大于自光纤环安装槽槽底至上盖的上环形板底面的间距，使得被测光纤环能被压紧固定在光纤环安装槽内；被测光纤环的外径略小于上垫片和下垫片的外径；上垫片和下垫片的内径均略小于被测光纤环的内径。
[0022]进一步地，在下盖的底面上沿周向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度光纤环用温度测试系统，其特征在于，包括设置在温箱(11)内的光纤环测试装置(10)，以及设置在温箱(11)外的光路信号处理装置(13)、电路信号处理装置(17)和数据采集与处理装置(18)；光纤环测试装置(10)包括自下而上依次设置的下盖(7)、下垫片(6)、上垫片(4)和上盖(3)，以及Y波导光学集成器(1)和温度传感器(2)；下盖(7)顶端设有开口的筒体，其中心处设有圆形上盖安装槽、周向上形成有一个环形的光纤环安装槽；上盖(3)由下柱形体、自下柱形体顶面边缘处沿轴向向上延伸形成的环形筒体、和内边缘固定在环形筒体顶端的上环形板构成，使上盖(3)的下柱形体插装在下盖(7)的上盖安装槽内时，其上环形板盖装在光纤环安装槽的顶端开口处，使光纤环安装槽形成一个封闭的环形空间；下垫片(6)和上垫片(4)为两块具有相同结构和尺寸的环形垫片，二者内置在光纤环安装槽内；Y波导光学集成器(1)包括内嵌在上盖(3)上的Y波导光学集成器主体(101)，其上设有用于与被测光纤环(5)的第一尾纤(8)相连接的第一尾纤输入端子(102)、与被测光纤环(5)的第二尾纤(9)相连接的第二尾纤输入端子(103)和一个光学信号输出端子(104)；温度传感器(2)包括内嵌在上盖(3)上的温度传感器主体(201)，其上设有连接有电源地输入电信号线(14)的电源地输入端子(202)、连接有电源输入电信号线(15)的电源输入端子(203)和连接有温度信号输出电信号线(16)的温度信号输出端子(204)；光路信号处理装置(13)与光学信号输出端子(104)连接，以向Y波导光学集成器(1)输入由光源(1302)提供的光源信号，并接收经过Y波导光学集成器(1)反馈的被测光纤环(5)内相向传输的两束光的光信号；电路信号处理装置(17)分别与电源地输入电信号线(14)、电源输入电信号线(15)和温度信号输出电信号线(16)连接，以为温度传感器(2)供电并采集温度信号，电路信号处理装置(17)与光路信号处理装置(13)连接，以采集由光路信号处理装置(13)输出的光信号并转换为电信号；数据采集与处理装置(18)与电路信号处理装置(17)连接，以采集、存储并处理输出的光信号和温度信号，得到被测光纤环(5)的温度特性指标。2.根据权利要求1所述的高精度光纤环用温度测试系统，其特征在于，光路信号处理装置(13)包括光纤耦合器(1301)、光源(1302)和探测器(1303)；光纤耦合器(1301)一端通过光学信号传输光纤(12)与光纤环测试装置(10)中的光学信号输出端子(104)相连接、另一端通过光学信号传输光纤分别与光源(1302)和探测器(1303)相连接。3.根据权利要求2所述的高精度光纤环用温度测试系统，其特征在于，电路信号处理装置(17)包括温度传感器供电模块(1701)、温度传感器温度信号采集模块(1702)、光纤环信号处理模块(1703)和数据传输模块(1704)；温度传感器供电模块(1701)的负极和正极分别与电源地输入电信号线(14)及电源输入电信号线(15)的另一端连接，以为温度传感器(2)供电；温度传感器温度信号采集模块(1702)与温度传感器(2)的温度信号输出电信号线(16)连接，以自温度传感器(2)采集温度信号；光纤环信号处理模块(1703)与探测器(1303)通过光信号输出电信号线相连接，以采集光纤环输出的光信号并转换为电信号；数据传输模块(1704)分别通过信号传输线与温度传感器温度信号采集模块(1702)和光纤环信号处理模块(1703)相连接，以向外输出转换为电信号的光信号和温度信号。4.根据权利要求3所述的高精度光纤环用温度测试系统，其特征在于，数据采集与处理
装置(18)包括数据采集模块(1801)、数据存储模块(1802)和数据处理模块(1803)；数据采集模块(1801)与数据传输模块(1704)通过信号传输线相连接，以接收转换为电信号的光信号和温度信号；数据存储模块(1802)与数据采集模块(1801)通过信号传输线相连接，以将转换为电信号的光信号和温度信号存储在存储介质上；数据处理模块(1803)与数据存储模块(1802)通过信号传输线相连接，以处理转换为电信号的光信号和温度信号并得到被测光纤环(5)的温度特性指标。5.根据权利要求4所述的高精度光纤环用温度测试系统，其特征在于，在上盖(3)的上环形板顶面的外边缘处和内边缘处分别设有外环状凸条和内环状凸条，使二者之间形成环形尾纤凹槽，且在外环状凸条上开设有一个与光纤环安装槽连通的尾纤出纤豁口I，在与尾纤出纤豁口I间距最远的内环状凸条上开设有尾纤出纤豁口II，且自尾纤出纤豁口II两侧分别开设有与上盖安装槽连通的第一狭长尾纤固定槽和第二狭长尾纤固定槽；在位于尾纤出纤豁口下方的上垫片...

【专利技术属性】
技术研发人员：张江源，涂勇强，杨功流，
申请(专利权)人：厦门天宇丰荣科技有限公司，
类型：发明
国别省市：