一种可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置的制作方法

本实用新型涉及陀螺仪教学实验领域，特别是涉及一种可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置。

背景技术：

陀螺仪是惯性技术得关键器件之一，主要用于角速度的测量。早期的陀螺仪是机电式的，萨格奈克效应的发现为光学陀螺仪的问世奠定了物理基础。光纤陀螺仪是以光学为基础的精密物理测量技术，用于测量敏感载体相对惯性空间的角运动。光纤陀螺仪具有其它经典陀螺仪相似的力学基础，但它没有转子，可用来测量运载体相对惯性空间的旋转角速度，载运载体旋转过程中，萨格奈克相移导致光波干涉条纹产生微小移动，从而测得旋转角速度。

光纤陀螺仪技术涉及了光学、光电技术、量子力学、微电子技术、信号处理等众多学科和相关工业领域前沿技术。光纤陀螺仪是一种速率传感器，用于测量载体相对于惯性空间的运动角速率，与传统机械陀螺仪或激光陀螺仪相比特点显著。光纤陀螺仪具有结构简单、价格低、体积小、质量轻、动态范围宽、灵敏度高、分辨率高、使用寿命长、覆盖范围广、抗电磁干扰以及易于构成阵列等一系列突出特点。

目前已广泛应用于航天、航空、航海等领域。然而现有的教学设备只能满足基本的实验目的，不能反映光纤陀螺仪内部信号特征。现有光纤陀螺教学装置不具有同轴性，不能直观的观察到内部的基本工作原理。目前的光纤陀螺实验装置不能广泛在教学领域推广。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置，使其适用于各类光学实验及教学演示，控制灵活、方便控制，适于在教学领域推广。

本实用新型提供的一种可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置，包括工作台板，所述工作台板上设有旋转台体，所述旋转台体上设有与其同轴、且内外设置的旋转轴和滑环，所述旋转轴与旋转台体固定相连，所述旋转轴与滑环通过滑环套固定相连，所述旋转台体与步进电机的动力输出端同轴固定相连，所述旋转轴顶部从下到上依次同轴设有连接件、第一控制盒组件和光纤陀螺组，所述第一控制盒组件的盒体为圆盖形，所述光纤陀螺组件的固定板为圆板，所述工作台板上还设有第二控制盒组件，所述第一控制盒组件的电源单元和信号控制端分别与光纤陀螺组件相连，所述第一控制盒组件和第二控制盒组件电连接。

在上述技术方案中，所述光纤陀螺组件的固定板沿周向分别均布有保偏光纤分束器、光接收组件、多功能集成光波导调制器和超辐射发光管，所述固定板顶部中心设有凸台，所述凸台顶部设有与旋转轴同轴设置的带骨架光纤环，所述光纤陀螺组件的光路结构：首先，由超辐射发光管发出的光源传到保偏光纤分束器，被分成两路，一路导入所述光接收组件接收，另一路经多功能集成光波导调制器调制后，分成两束分别沿顺时针和逆时针进入带骨架光纤环，经过带骨架光纤环的光信号返回至多功能集成光波导调制器发生干涉，干涉后的光信号经过保偏光纤分束器耦合之后，最后传输到光接收组件。

在上述技术方案中，所述第一控制盒组件的盒体内分别设有沿周向设置的电源配适电路板、信号处理电路板和光源驱动与温控电路板，所述盒体中心设有与滑环同轴设置、用于引入滑环导线的通孔，所述信号处理电路板分别与光源驱动与温控电路板和电源配适电路板电连接，所述光源驱动与温控电路板，通过导线与超辐射发光管相连，用于精确控制超辐射发光管处于恒温和恒流的工作状态。所述信号处理电路板与光接收组件相连，光接收组件内部包含光电探测器等器件，具有探测光信号并转换为电信号的功能，光接收组件将光信号转换为电信号，并输出到信号处理电路板进行信号处理。

在上述技术方案中，所述信号处理电路板包括fpga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)模块、串口模块uart(universalasynchronousreceiver/transmitter)、滤波耦合电路模块amp&filter(amplifier&filtermodule)、温控模块temp(temperaturecontrolmodule)、单端转差分电路模块amp2(amplifier2module)、模数转换模块adc(analogtodigitalconvertermodule)、数模转换模块dac1(digitaltoanalogconverter1module)、模数转换模块2dac2(digitaltoanalogconverter2module)、差分转单端信号模块driver和电源模块power，所述电源模块power与电源配适电路板相连，所述电源模块power分别为fpga模块、串口模块uart、滤波耦合电路模块amp&filter、温控模块temp、单端转差分电路模块amp2、模数转换模块adc、数模转换模块1dac1、模数转换模块2dac2和差分转单端信号模块driver供电，所述fpga模块的信号控制端分别与温控模块temp和串口模块uart的控制端相连，所述fpga模块的信号输入端与模数转换模块adc相连，所述fpga模块的信号输出端分别与数模转换模块1dac1输入端和数模转换模块2dac2输入端相连，分别实现第一闭环反馈和第二闭环反馈功能，所述模数转换模块adc的信号输入端与单端转差分电路模块amp2的信号输出端相连，所述单端转差分电路模块amp2的信号输入端与滤波耦合电路模块amp&filter的信号输出端相连，所述滤波耦合电路模块amp&filter的信号输入端与光接收组件的信号输出端相连，所述数模转换模块2dac2的信号输出端与数模转换模块1dac1的信号输入端相连，所述数模转换模块1dac1的信号输出端与差分转单端信号模块driver的信号输入端相连，所述差分转单端信号模块driver的信号输出端与多功能集成光波导调制器相连，形成闭合回路，所述fpga模块与串口模块uart相连，所述串口模块uart输出端与计算机输入端相连，将信号处理电路板输出的数字信号发送给计算机，计算机上的数据采集软件可以接收和保存光纤陀螺闭环数字输出数据，用于计算光纤陀螺的参数。

在上述技术方案中，所述第二控制盒组件包括控制盒底座，所述控制盒底座上设有步进电机驱动器模块、驱动电源模块和接口控制电路模块，所述驱动电源模块分别与步进电机驱动器模块和接口控制电路模块电连接，所述步进电机驱动器模块的控制端与步进电机信号输入端相连。

在上述技术方案中，所述第二控制盒组件还包括控制盒上盖，所述控制盒上盖正面设有控制盒面板，所述控制盒面板上设有显示屏、旋钮和开关，所述控制盒上盖背面设有db9插座和三合一开关，通过操作控制盒面板、旋钮和开关可控制第二控制盒组件内步进电机的转速，并将转速在显示屏上显示。

在上述技术方案中，所述连接件和第一控制盒组件之间设有与第一控制盒组件同轴相连的过渡件。

在上述技术方案中，所述过渡件为正六角星型，所述连接件为条状，所述过渡件和连接件通过螺丝相连。

在上述技术方案中，所述光纤陀螺组件顶部设有与其同轴相连、圆盖形的透明罩。

在上述技术方案中，所述工作台板上设有6个安装孔，相邻安装孔的孔距是50的倍数。

本实用新型通过提供一种可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置，简洁明了地演示光纤陀螺仪的工作原理，使学习者了解到光纤陀螺仪各个信号的特征，适用于各类光学实验及教学演示。同时，该实验装置通过采用光纤环的敏感轴(即带骨架光纤环)和旋转台体的旋转轴同轴设置、圆形形状的盒体和固定板设计、以及采用滑环的信号引出方式，避免了导线缠绕和零散，利于在教学领域广泛推广。

本实用新型一种可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置，具有以下有益效果：

1)可进行光纤陀螺仪的光源输出特性实验、光纤环特征频率实验、y波导相位调制半波电压测试实验、光路信号输出测试实验、陀螺仪静态实验、陀螺仪手动旋转实验、陀螺仪转台旋转实验、开环数字输出实验、闭环数字输出实验等。可将多种实验结合一体，提高设备利用率。

2)可以方便进行光纤陀螺光路和电路实验，开展相应技术研究。

3)通过采用光纤环的敏感轴(即带骨架光纤环)和旋转台体的旋转轴同轴设置、圆形形状的盒体和固定板设计，可方便教学演示，在学生对光纤陀螺仪基本原理的学习过程中，实现光纤陀螺仪基本光路结构实物与原理相结合，方便易懂，学生学习效率更高。

4)采用滑环的信号引出，便于电源、陀螺内部信号和输出信号的引出，更方便地采集实验结果。

5)成本低，适于推广。

附图说明

图1为本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置中光纤陀螺组件的结构俯视图；

图4为本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置中光路结构原理图；

图5为本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置中第一控制盒组件的结构俯视图；

图6为本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置中信号处理电路板的电路原理图；

图7为本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置中第二控制盒组件的控制盒底座总成结构俯视图；

图8为本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置中第二控制盒组件的控制盒上盖正面结构示意图；

图9为本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置中第二控制盒组件的控制盒上盖背面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。

参见图1至图2，本实用新型可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置，包括工作台板8，所述工作台板8上设有旋转台体7，所述旋转台体7上设有与其同轴、且内外设置的旋转轴5和滑环6，所述旋转轴5与旋转台体7固定相连，所述旋转轴5与滑环6通过滑环套固定相连，所述旋转台体7与步进电机(图中未示出)的动力输出端同轴固定相连，所述旋转轴5顶部从下到上依次同轴设有连接件32、第一控制盒组件3和光纤陀螺组件2，所述第一控制盒组件3的盒体20为圆盖形，所述光纤陀螺组件2的固定板16为圆板，所述工作台板8上还设有第二控制盒组件9，所述第一控制盒组件3的电源单元和信号控制端分别与光纤陀螺组件2相连，所述第一控制盒组件3和第二控制盒组件9电连接。

参见图3，所述光纤陀螺组件2的固定板16沿周向分别均布有保偏光纤分束器pmfs11(polarizationmaintainingfibers)、光接收组件pin-fet12(personalidentificationnumber-fieldeffecttransistor)、多功能集成光波导调制器mioc13(multifunctionintegratedopticalcircuit)和超辐射发光管sld14(super-luminescentdiode)，所述固定板16顶部中心设有凸台33，所述凸台33顶部设有与旋转轴5同轴设置的带骨架光纤环pmfc15(polarizationmaintainingfibercoil)，参见图4，所述光纤陀螺组件2的光路结构：首先，由超辐射发光管sld14发出的光源传到保偏光纤分束器pmfs11，被分成两路，一路导入所述光接收组件(12)接收，另一路经多功能集成光波导调制器mioc13调制后，分成两束分别沿顺时针和逆时针进入带骨架光纤环pmfc15，经过带骨架光纤环pmfc15的光信号返回至多功能集成光波导调制器mioc13发生干涉，干涉后的光信号经过保偏光纤分束器pmfs11耦合之后，最后传输到光接收组件pin-fet12。

参见图5，所述第一控制盒组件3的盒体20内分别设有沿周向设置的电源配适电路板17、信号处理电路板18和光源驱动与温控电路板19，所述盒体20中心设有与滑环6同轴设置、用于引入滑环6导线的通孔34，所述信号处理电路板18分别与光源驱动与温控电路板19和电源配适电路板17电连接，所述信号处理电路板18与光接收组件12相连，光接收组件12内部包含光电探测器等器件，具有探测光信号并转换为电信号的功能，光接收组件12将光信号转换为电信号，并输出到信号处理电路板18进行信号处理。

参见图6，fog(fiberopticgyroscope，光纤陀螺仪)的所述信号处理电路板18包括fpga模块、串口模块uart、滤波耦合电路模块amp&filter、温控模块temp、单端转差分电路模块amp2、模数转换模块adc、数模转换模块1dac1、数模转换模块2dac2、差分转单端信号模块driver和电源模块power，所述电源模块power与电源配适电路板17相连，所述电源模块power分别为fpga模块、串口模块uart、滤波耦合电路模块amp&filter、温控模块temp、单端转差分电路模块amp2、模数转换模块adc、数模转换模块1dac1、数模转换模块2dac2和差分转单端信号模块driver供电，所述fpga模块的信号控制端分别与温控模块temp和串口模块uart的控制端相连，所述fpga模块的信号输入端与模数转换模块adc相连，所述fpga模块的信号输出端分别与数模转换模块1dac1输入端和数模转换模块2dac2输入端相连，分别实现第一闭环反馈和第二闭环反馈功能，所述模数转换模块adc的信号输入端与单端转差分电路模块amp2的信号输出端相连，所述单端转差分电路模块amp2的信号输入端与滤波耦合电路模块amp&filter的信号输出端相连，所述滤波耦合电路模块amp&filter的信号输入端与光接收组件12的信号输出端相连，所述数模转换模块2dac2的信号输出端与数模转换模块1dac1的信号输入端相连，所述数模转换模块1dac1的信号输出端与差分转单端信号模块driver的信号输入端相连，所述差分转单端信号模块driver的信号输出端与多功能集成光波导调制器13相连，形成闭合回路，所述fpga模块与串口模块uart相连，所述串口模块uart输出端与计算机输入端相连，将信号处理电路板18输出的数字信号发送给计算机，计算机上的数据采集软件可以接收和保存光纤陀螺闭环数字输出数据，用于计算光纤陀螺的参数。

参见图7，所述第二控制盒组件9包括控制盒底座24，所述控制盒底座24上设有步进电机驱动器模块21、驱动驱动电源模块22和接口控制电路模块23，所述驱动电源模块22分别与步进电机驱动器模块21和接口控制电路模块23电连接，所述步进电机驱动器模块21的控制端与步进电机信号输入端相连。

参见图8，所述第二控制盒组件9还包括控制盒上盖29，所述控制盒上盖29正面设有控制盒面板28，所述控制盒面板28上设有显示屏25、旋钮26和开关27，参见图9，所述控制盒上盖29背面设有db9插座30和三合一开关31，通过操作控制盒面板28、旋钮26和开关27可控制第二控制盒组件9内步进电机的转速，并将转速在显示屏上显示。

参见图2，所述连接件32和第一控制盒组件3之间设有与第一控制盒组件3同轴相连的过渡件4。所述过渡件4为正六角星型，正六角星型有利于第一控制盒组件3和光纤陀螺组件2旋转时更加平稳，所述连接件32为条状，所述过渡件4和连接件32通过螺丝相连。所述光纤陀螺组件2顶部设有与其同轴相连、圆盖形的透明罩1。

所述工作台板8上设有6个安装孔，相邻安装孔的孔距是50的倍数。

本实用新型提出一种基于光纤陀螺仪的可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置，可进行光纤陀螺仪的光源输出特性实验、光纤环特征频率实验、y波导相位调制半波电压测试实验、光路信号输出测试实验、陀螺仪静态实验、陀螺仪手动旋转实验、陀螺仪转台旋转实验、开环数字输出实验、闭环数字输出实验等。可将多种实验结合一体，提高设备利用率。本实用新型可以方便进行光纤陀螺光路和电路设计技术研究。通过采用光纤环的敏感轴(即带骨架光纤环pmfc15)和旋转台体7的旋转轴5同轴设置、圆形形状的盒体20和固定板16设计，可方便实现教学演示，在学生对光纤陀螺仪基本原理的学习过程中，将光纤陀螺基本光路结构实物与原理相结合，加深学生对萨格奈克效应的理解，方便易懂，学生学习光学相关知识效率更高。

本实施例提出的一种可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置，可用于多种场合下的转动角或转动角速度的测量，如机器人控制、无人自动驾驶、无人机控制等。

下面对该装置结构的工作原理进行详细说明：

本实施例中，所述可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置主体主要由三部分组成：透明罩1、光纤陀螺组件2、第一控制盒组件3。

本实施例中，光纤陀螺仪实验装置主体固定在旋转台体7上，第一控制盒组件3分别与可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置主体、旋转台体7和工作台板8连接。第一控制盒组件3一方面通过旋转台体7向光纤陀螺组件2提供电源输入，另一方面将信号源提供的调制信号输出至光纤陀螺组件2，并通过相应接口进行显示。

本实施例中，工作台板8作为载物台，位于整个装置的最下方，设计为一个长方形平台，作为整个装置的载体。工作台板8上固定的物件分为两部分，分别固定第二控制盒组件9和光纤陀螺仪实验装置主体结构，并在侧边刻有“同轴旋转光纤陀螺实验装置”字眼。

本实施例中，旋转台体7通过螺丝固定安装在工作台板8上，设计为圆形，为了形象表示光纤陀螺的基本原理，所述旋转轴5和滑环6位于旋转台体7轴中心位置，旋转轴5与滑环6相套连接，所述旋转台体7通过旋转轴5和滑环6连接光纤陀螺仪实验装置主体，相应部件通过压条与窄压条固定，光纤陀螺仪实验装置主体从下到上依次包括过渡件4、第一控制盒组件3、光纤陀螺组件2、圆盖形状的透明罩1。光纤陀螺仪实验装置主体内部各器件通过螺丝固定连接，相应封装尺寸相吻合。

示范性地，固定板16用于安装保偏光纤分束器pmfs11、光接收组件pin-fet12、多功能集成光波导调制器mioc13、超辐射发光管sld14、带骨架光纤环pmfc15器件，并刻上标记。

本实施例中，保偏光纤分束器pmfs11、光接收组件pin-fet12、多功能集成光波导调制器mioc13、超辐射发光管sld14分别位于固定板16四周安置，镶嵌于固定板16上，并在周边刻文字说明。带骨架光纤环pmfc15放置于中心位置的凸台33上，且位于其余四个组件上方，凸台33四角用螺丝固定在固定板16上。固定板16上还画有简易的光路示意图和“光纤陀螺实验装置”字眼。

本实施例中，按照光学信号传输原理，保偏光纤分束器pmfs11、光接收组件pin-fet12、多功能集成光波导调制器mioc13、超辐射发光管sld14均匀的设计在表面，首先，由超辐射发光管sld14发出的光源传到保偏光纤分束器pmfs11，被分成两路，一路导入所述光接收组件12接收，另一路经多功能集成光波导调制器mioc13调制后，分成两束分别沿顺时针和逆时针进入带骨架光纤环pmfc15，经过带骨架光纤环pmfc15的光信号返回至多功能集成光波导调制器mioc13发生干涉，干涉后的光信号经过保偏光纤分束器pmfs11耦合之后，最后传输到光接收组件pin-fet12。

进一步优选地，光纤环的敏感轴(即带骨架光纤环pmfc15)和旋转台体7的旋转轴5采用同轴。

所述盒体20和固定板16采用圆形构造。

进一步优选地，采用滑环6信号引出。

所述第一控制盒组件3用于安装光纤陀螺仪实验装置主体的配套电路板，包括设计为圆弧形的光源驱动与温控电路板19、设计为圆形的信号处理电路板18、设计为长方形的电源配适电路板17。圆盖形状的盒体20通过过渡件4安装在旋转台体7顶面。每个电路板之间均用导线与电源连接，通过相应接口相互连接，以便实现其功能。所述第一控制盒组件3采用滑环6的信号引出，底盒20底部开通孔34用于引入滑环6导线。

本实施例中，在盒体20中的信号处理电路板18分别与光源驱动与温控电路板19、电源配适电路板17相连外，还通过导线输出相应信号到集成光波导调制器13，进行数字闭环处理后通过uart模块连接计算机输出显示。

可以理解，所述第一控制盒组件3在本实用新型所述的一种可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置中起着桥梁的作用，所述第一控制盒组件3一方面通过转台向光纤陀螺组件2提供电源输入，并将信号源提供的调制信号通过电缆输出至集成光波导调制器13；另一方面，它将闭环数字信号输出显示。信号处理电路板18通过fpga编程可以处理和保存光纤陀螺仪的闭环输出数据。

示范性地，信号处理电路板18由以下几个模块组成：fpga模块、串口模块uart、滤波耦合电路模块amp&filter、温控模块temp、单端转差分电路模块amp2、模数转换模块adc、数模转换模块1dac1、数模转换模块2dac2、差分转单端信号模块driver、电源模块power。

所述fpga模块型号选用xc6slx16-2cpg196c，可以容纳大容量应用程序，成本很低。fpga周边电路包括jtag下载电路、reset复位电路、有源晶振电路。

所述串口模块uart选用max3294aut+t作为uart的主芯片，选用db9female为串口接口器件，其中3路、9路与rxd+、rxd+相连接，可实现传输asci码等功能。

所述滤波耦合电路模块amp&filter分为滤波电路和耦合电路，交流耦合电路选用ada4857-2ycpz-r7放大器，可以和相应电路组合，形成交流耦合功能，通过隔直电容耦合，去掉了直流分量；低通滤波电路模块选用ada4857-2ycpz-r7放大器，实现低通滤波。

所述单端转差分模块amp2是实现单一的信号转换成具有一定差值的两个信号，这两个信号的振幅相等，相位相反，可以有效保护敏感电路，并形成脉冲整形功能，有效提高了系统之间的抗干扰性能。选取ada4932-1ycpz-r2单端转差分放大器具有低功耗，高性能。

所述模数转换模块adc选取ad9220ars模数转换器进行模拟信号转换成数字信号，在信号传输的过程中，选取ad8031arz放大器对信号进行放大。

所述数模转换模块2dac2选用ltc1658cms8，包括一个输出缓冲放大器和一个易于使用的3线级联串行接口。选用adum1411brwz作为标准数字隔离器，实现将fpga模块和电路中ltc1658cms8芯片隔离。选用adr4540brz基准电压源提供电压转换，adr4540brz器件是高精度，低功耗，低噪声电压基准，具有±0.02％的最大初始误差，出色的温度稳定性和低输出噪声。

所述数模转换模块dac1选取ltc1668ig器件实现数据采集并达到数模转换功能，将数字信号转换成以标准量为基准的模拟量。

所述差分转单端电路模块driver选用lt1809is8器件，lt1809is8是通用型放大器，和相应电路组成差分转单端电路，将双端信号转换为单端传输。

所述电源模块power有三部分组成，分别将系统输入的+6v、-6v电压转换成两个5v电压模块和一个3.3v加1.2v电压模块，两个5v电压模块一个给数字信号电路供电，另一个给模拟信号电路供电。

可以理解，信号处理电路板18流程如下：光源经过光路部分器件产生的相位差以模拟信号的形式传到信号处理电路板18上，经过滤波耦合电路模块amp&filter的交流耦合电路过滤掉直流信号，通过交流信号；经过滤波耦合电路模块amp&filter的低通滤波电路，过滤掉高频信号，留下低频信号；经过单端转差分模块amp2将单端模拟信号转换成两个相反的差分信号；经过模数转换模块adc，将差分模拟信号转换成数字信号，并传入fpga模块中；利用isedesignsuite14.6软件编程，将数字信号进行处理并下载到fpga模块中；将下载处理后的数字信号传输到数模转换模块1dac1中，再通过差分转单端信号模块driver传输到集成光波导调制器13，实现第一闭环反馈。或者将下载处理后的数字信号传输到数模转换模块2dac2，再通过数模转换模块1dac1和差分转单端信号模块driver传输到集成光波导调制器13，实现第二闭环控制负反馈，最后将信号从uart模块输出到计算机。

本实施例中，所述透明罩1为玻璃透明材质，可从外面清晰看到透明罩内部构造，此外，所述透明罩1还起防尘、保护作用，用旋钮固定在工作板2上。

本实施例中，所述旋转台体7与步进电机相连、通过滑环套与滑环6相连。

本实施例中，所述步进电机靠近第二控制盒组件9，控制端口(db9插座30)接线就近引入工作台板8内槽，并连接至第一控制盒组件3。所述滑环6定子端导线就近引入工作台板8内槽，并连接至第一控制盒组件3。为避免电磁干扰，所述旋转台体7控制线与滑环6定子端导线不共槽。

示范性地，所述第二控制盒组件9主要用于容纳安装步进电机驱动器模块21、驱动电源模块22、接口控制电路模块23、控制盒底座24、电源电路板以及各类接口。所述第二控制盒组件9可实现步进电机转速的控制和显示。

本实施例中，根据驱动电源模块22、步进电机驱动器模块21、电源电路板样品实物和pdf文件进行布局。预留接口控制电路板安装基座，尺寸为60mm×70mm；安装空间大于70mm×80mm。

本实施例中，所述控制盒上盖29背面包括：220v交流模块(三合一、含保险，开关)、db9接口。

本实施例中，所述控制盒面板28安装有oled模块、电位器、船型开关，相应位置刻上文字和图形标记。如开关旁边刻上文字“方向”、“逆时针”、“顺时针”，电位器圆周刻上码盘形状和文字“慢”、“快”。

本实施例中，在工作台板8上，所述第二控制盒组件9、所述控制盒上盖组件10和旋转台体7用螺拴固定在工作台板8上，并在工作台板8上加工6个安装孔，其孔距是50的倍数，用于安装在其他光学平板(图中未示出)上，是设计制作标准化的范式。

示范性地，所述控制盒上盖组件10中包括显示屏25、旋扭26、开关27、控制盒面板28、控制盒上盖29、db9插座30、三合一开关31。

所述第二控制盒组件9内部的控制电路板23主要包括两部分，分别是traco的ac-dc模块和单片机电路板，所述第二控制盒组件9通过步进电机控制器(森创sd-20403)控制旋转台体7转动。

本实施例中，所述光纤陀螺仪实验装置主体、旋转台体7、第二控制盒组件9之间所有电线连接均布设为暗线。

本实施例中，除透明罩1和旋转轴5外，其它加工零件均表面喷砂并氧化发黑处理。

本实施例中，所述光纤陀螺组件2、第二控制盒组件9、工作台板8上采用激光打标方式刻上相应的文字和符号。

以陀螺仪转台旋转实验为例，该实验的目的是能让学生加深对该装置调制解调原理和检测原理的理解、测量角速度、更好的观察sagnac效应。陀螺仪转台旋转实验具体操作步骤如下：

(1)连接教学实验装置的电源和相关电缆，打开电源供电。

(2)信号处理电路板上各关键信号通过相应串口与滑环相连，从转台引出，并连接到示波器。

(3)打开计算机采集软件，uart模块接口与计算机相连。

(4)通过转台调速控制盒设置转台。

(5)打开并调节示波器，分别观察不同转速情况下的信号特征，记录信号波形。

(6)启动计算机，打开数据采集软件，分别采集不同转速情况下光纤陀螺输出的闭环数字信号。

(7)处理并计算实验数据。

(8)断开实验教学仪器的电源和相关电缆连接，实验结束。

通过设定转台为不同速度，用示波器测量滑环从各接口引出的关键信号，可得到数据处理各阶段的信号特征，观察信号波形特征，使学生加强对陀螺仪调制解调原理、开环或闭环检测原理的理解。通过计算机采集软件测量和处理不同条件转速下陀螺仪输出的实验数据，结合装置中给定的陀螺仪关键参数，从而计算出当前实验中转台的即时旋转速度。通过计算结果与陀螺仪转台显示屏上的显示转速对比，在误差范围内，二者结果一致。实验结果可以得出：当pmfc的旋转方向与光信号传输的方向一致时，相对于静止状态下的距离，该光信号传输的距离会相应变大，反之，光信号传输的距离会相应缩短，加深学生对光纤陀螺萨格奈克效应的理解。

本实施例中，该实验教学仪器旨在进行相关光学实验技术研究以及在教学领域加深学生对光纤陀螺仪原理和相关技术知识的掌握，通过该装置可以完成:

1)进行相关光学实验，方便进行光纤陀螺光路和电路设计技术研究。可进行光纤陀螺仪的光源输出特性实验、光纤环特征频率实验、y波导相位调制半波电压测试实验、光路信号输出测试实验、陀螺仪静态实验、陀螺仪手动旋转实验、陀螺仪转台旋转实验、开环数字输出实验、闭环数字输出实验等。可将多种实验结合一体，提高设备利用率；

2)光纤陀螺实物结构展示，加深学生对光纤陀螺仪基本原理的理解。通过采用光纤环的敏感轴(即带骨架光纤环pmfc15)和旋转台体7的旋转轴5同轴设置、圆形形状的盒体20和固定板16设计，可方便实现教学演示，在学生对光纤陀螺仪基本原理的学习过程中，将光纤陀螺基本光路结构实物与原理相结合，方便易懂，学生学习效率更高；

3)光纤环特征频率的测试，了解光纤陀螺特征频率的概念及测试方法；

4)保偏光纤分束器pmfs11电压测试，了解保偏光纤分束器pmfs11概念及测试方法；

5)观察不同调制方式的闭环输出，加深对光纤陀螺仪闭环检测原理的理解；

6)可测量旋转台体7的角速度，加深对萨格奈克效应的理解；

7)光纤陀螺仪参数计算，掌握光纤陀螺仪关键参数及计算方法；

8)通过采用光纤环的敏感轴(即带骨架光纤环pmfc15)和旋转台体7的旋转轴5同轴设置、圆形形状的盒体20和固定板16设计，提高了实验设备利用率，原理构造更加易懂；

9)所述可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置可以实现转速的控制和显示，并以采用滑环6的信号引出，更方便地采集试验结果；

10)所述可同轴旋转光纤陀螺仪实验装置可降低成本，有利于广泛推广。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

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