提高光纤陀螺电路信号测试效率的探讨

2024-01-18仓雷廷李兵强

今日自动化 2023年10期

仓雷廷，张斌，李兵强

（上海傲世控制科技股份有限公司，上海 201801）

光纤陀螺仪是一种没有转子的新型全固态惯性仪表，其基本原理是通过测量角运动引起的Sagnac 干涉相位差获得输入角速度。简单来说光纤陀螺是一种角速率传感器，是敏感相对惯性空间角运动的装置，是目前用于确定运动体空间运动姿态的主要传感器，可应用于海陆空各领域。

1 光纤陀螺仪测试的意义

对光纤陀螺PCBA 进行总装前测试是光纤陀螺总装的必要过程。测试可通过向光纤陀螺PCBA 模拟真实的工作环境，使PCBA 的一些潜在故障提前暴露出来。同时进行PCBA 测试筛选把有故障的产品分拣出来进行统计分析。

2 改善前的测试流程

（1）光纤陀螺PCBA 板的外观检查。

（2）光纤陀螺PCBA 板的测试导线焊接（包括测试需要的连接器导线和模拟的反馈信号线），如图1所示。

图1 测试导线焊接

（3）光纤陀螺PCBA 板的程序烧录（传统的烧写器手持烧录），如图2所示。

图2 程序烧录操作

（4）光纤陀螺PCBA 板的功能测试（单独的测试程序），如图3所示。

图3 测试软件界面

3 光纤陀螺仪测试现状及问题

测试前需要为PCBA 焊接专用的用来测试的信号连接器。需要焊接的焊盘有35处（图1），焊接过程中须检查焊接的线序是否正确。焊接一套光纤陀螺需要40 min。

光纤陀螺的电路信号PCBA 测试环节，是为测试PCBA 单板的整体功能是否完好。同时也是对光纤陀螺产品总装后合格率的保证。为此，对于光纤陀螺的电路信号PCBA 测试环节，研发开发了单独的测试程序。单独的测试程序模拟的信号有限，使得可测试的信号点也有限，不能100%真实地反映光纤陀螺PCBA 的性能好坏。

4 光纤陀螺仪测试方法改善

为针对光纤陀螺探测信号电路程序烧写和功能测试不足，而开发了一种新型小成本测试装置，具体如下。

4.1 结构改善

（1）满足设计要求的前提下，尽量要求测试装置尺寸小巧，探针固定牢靠，探针采用可更换式，探针高度一致性好。测试装置设计、实物，以及探针实物和测试结构对外连接接口如图4、图5、图6和图7所示。

图4 测试装置设计

图5 测试装置实物

图6 探针实物

图7 测试结构对外连接接口

（2）探测信号电路测试装置使用的气动装置应设置在0.4 MPa 以内，与现场直接匹配使用。

（3）考虑测试时使用高度是否便于操作，长期操作是否过度劳累。

（4）探测信号电路测试装置将产品总装测试时需要的光路器件都进行融合对接。

（5）抗振防滑设计，确保测试过程中稳定。

（6）用信号隔离开关隔离烧录和测试状态的信号相互干扰。

（7）设置防夹手装置。

4.2 测试信号点的改善

针对测试信号不全，在新测试方法中添加了光纤陀螺的光学部分（光源组合、耦合器、Y 波导、光纤环、探测器等），测试结构内光纤陀螺光路连接如图8所示，测试结构内部电路连接如图9所示，可实现完整的光纤陀螺功能。不需要研发单独设计专用测试程序。直接使用光纤陀螺程序进行测试，测试的信号点也可涵盖整个光纤陀螺需要测试的信号点。