• 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
    • / 11
    • 下载费用:30 金币  

    重庆时时彩后三混合组选: 一种光纤陀螺多物理场加速试验方法及装置.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201610932556.3

    申请日:

    2016.10.31

    公开号:

    CN106568461A

    公开日:

    2017.04.19

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01C 25/00申请日:20161031|||公开
    IPC分类号: G01C25/00 主分类号: G01C25/00
    申请人: 北京控制工程研究所
    发明人: 王冲; 孙丽; 李恺; 周益; 陈小娟; 李勇; 张金保
    地址: 100080 北京市海淀区北京2729信箱
    优先权:
    专利代理机构: 中国航天科技专利中心 11009 代理人: 张丽娜
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610932556.3

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.05.17|||2017.04.19

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种光纤陀螺多物理场加速试验方法及装置,具体涉及光纤陀螺在温度场和辐照场条件下的加速试验方法,属于惯性测量技术领域。本发明的方法通过对光纤陀螺失效机理的分析和大量的光电器件试验获得了影响光纤陀螺性能的主要环境应力的种类,为光纤陀螺加速试验多物理场的确定奠定基??;本发明的方法通过对光纤陀螺加速模型和激活能的确定,得到温度场条件下的加速因子,为光纤陀螺加速试验时间的确定奠定基??;本发明的方法通过高精度远距离的二级温控方式的多物理场试验装置的研制实现在辐照场条件下多物理场的环境叠加,为光纤陀螺进行温度场和辐照场的耦合试验奠定基础,高还原度模拟了光纤陀螺在轨空间工作环境。

    权利要求书

    1.一种光纤陀螺多物理场加速试验方法,其特征在于该方法的步骤包括:
    (1)根据光纤陀螺在轨空间环境对其零偏稳定性和标度因数稳定性的影响,确定加速
    试验施加的应力场为温度场和辐照??;
    (2)准备光电分离式光纤陀螺,其数量不少于10个,所述的光电分离式光纤陀螺中的光
    学器件与在轨实际应用的光学器件一致;
    (3)将步骤(2)中的光纤陀螺分为四组,分别为第一组、第二组、第三组和第四组;每组
    中至少包括两个光纤陀螺;
    (4)对步骤(3)中的第一组中的光纤陀螺施加温度场,其温度为T1;对第二组中的光纤
    陀螺施加温度场,其温度为T2;对第三组中的光纤陀螺施加温度场和辐照场,其温度为T1,
    辐照总剂量为D,辐照剂量率为R;对第四组中的光纤陀螺施加温度场和辐照场,其温度为
    T2,辐照总剂量为D,辐照剂量率为R;
    (5)根据温度场对光纤陀螺中光路的影响建立加速模型,如式(1)所示:
    <mrow> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msup> <mi>&Lambda;e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <mi>a</mi> </msub> <mrow> <mi>k</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    式中,f(T)表示光纤陀螺的零偏稳定性或标度因数稳定性对温度的退化函数;Λ为一
    常数;Ea为光纤陀螺的激活能;k为波尔兹曼常数(8.617×10-5ev/k);T为绝对温度;
    (6)根据步骤(5)中建立的加速模型得到温度场条件下的加速系数AF,即得到加速温度
    Ta相对于使用温度Tu的加速系数,如式(2)所示:
    <mrow> <mi>A</mi> <mi>F</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>u</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>&Lambda;e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <mi>a</mi> </msub> <mrow> <msub> <mi>kT</mi> <mi>u</mi> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow> </msup> </mrow> <mrow> <msup> <mi>&Lambda;e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <mi>a</mi> </msub> <mrow> <msub> <mi>kT</mi> <mi>a</mi> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>&lsqb;</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <mi>a</mi> </msub> <mi>k</mi> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>T</mi> <mi>u</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>T</mi> <mi>a</mi> </msub> </mfrac> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mo>&rsqb;</mo> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
    (7)根据公式(2)得到步骤(4)中第一组中的光纤陀螺在T1温度场条件下的加速系数AF1
    和第二组中的光纤陀螺在T2温度场条件下的加速系数AF2;
    (8)根据步骤(4)中施加的辐照总剂量为D和辐照剂量率为R,得到第三组和第四组中的
    光纤陀螺在辐照场条件下的加速试验时间;
    (9)根据步骤(7)得到的第一组的加速系数和第二组的加速系数得到第一组、第二组、
    第三组和第四组中光纤陀螺在温度场条件下的加速试验时间t,其中,Y为光纤陀螺
    的在轨寿命。
    2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺多物理场加速试验方法,其特征在于:所述的光
    电分离式光纤陀螺的光路和电路通过一根电缆连接;光纤陀螺光路包括掺铒光纤光源、耦
    合器、Y波导集成光学器件、光纤环和探测器。
    3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺多物理场加速试验方法,其特征在于:所述的步
    骤(5)中,光纤陀螺的激活能Ea=0.7eV。
    4.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺多物理场加速试验方法,其特征在于:光纤陀螺
    性能退变化量与温度和辐照剂量率的关系函数为f(T,R),则在温度和辐照耦合作用下,不
    同光纤陀螺样本在相同时间内性能参数变化量的差量表示为
    Δf(T,R)=Δf(T)+Δf(R)+ξ(T,R) (6)
    其中,Δf(T)为第一组和第二组光纤陀螺性能参数变化量差量,Δf(R)为第一组和第
    三组光纤陀螺性能参数变化量差量,Δf(T,R)为第一组和第四组光纤陀螺性能参数变化量
    差量,每次试验结束后通过测量的方式得到Δf(T)、Δf(R)和Δf(T,R)的值;ξ(T,R)为与温
    度和辐照有关的耦合作用量。
    5.一种光纤陀螺多物理场加速试验装置,其特征在于:该试验装置包括供电配电测试
    控制机柜、冷热气机及中转温箱、平台及保温箱;
    所述的供电配电测试控制机柜用于控制保温箱的温度、为光纤陀螺提供电源及数据采
    集功能;
    所述的冷热气机及中转温箱用于为保温箱提供符合温度要求的空气;
    所述的保温箱放置在平台上,保温箱连同平台一起放置在带有辐射源的辐照空间内;
    所述的保温箱与冷热气机及中转温箱通过电缆和管路连接,电缆用于传输电信号,管
    路用于将冷热气机及中转温箱中产生的空气输送至保温箱内;
    所述的冷热气机及中转温箱与供电配电测试控制机柜通过电缆连接。
    6.根据权利要求5所述的一种光纤陀螺多物理场加速试验装置,其特征在于:该试验装
    置能够提供-20℃~80℃的均匀可变温度环境,通过串口采集光纤陀螺的输出数据并能够
    承受大于50krad(Si)的辐照总剂量。
    7.根据权利要求5所述的一种光纤陀螺多物理场加速试验装置,其特征在于:所述的保
    温箱与冷热气机及中转温箱之间的电缆和管路、冷热气机及中转温箱与供电配电测试控制
    机柜之间的电缆的走向为“s”形。

    说明书

    一种光纤陀螺多物理场加速试验方法及装置

    技术领域

    本发明涉及一种光纤陀螺多物理场加速试验方法及装置,具体涉及光纤陀螺在温
    度场和辐照场条件下的加速试验方法,属于惯性测量技术领域。

    背景技术

    光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的惯性仪表,具有体积小、重量轻等特点,在空间
    领域已经得到广泛应用。与机械陀螺相比,光纤陀螺无活动部件的特点决定了它具有长寿
    命的特点,但由于空间环境的复杂性,对光纤陀螺长期工作的可靠性和性能指标均有影响,
    且目前光纤陀螺在轨应用时间较短,无法给出在轨长时间通电下的精度保持指标。

    目前,光纤陀螺在轨长时间连续通电工作的精度退化水平尚无明确指标,截至目
    前只进行过单物理场加速试验得到光纤陀螺的精度退化指标,由于加速应力较为单一,与
    复杂的在轨空间环境相差较大,无法模拟真实空间环境对光纤陀螺寿命和精度的影响,不
    能得到光纤陀螺性能的真实退化水平,也不能在短时间内给出光纤陀螺在轨寿命及精度的
    退化趋势分析及验证。

    发明内容

    本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提出一种光纤陀螺多物理场加
    速试验方法及装置,该方法能够在短时间内验证光纤陀螺寿命周期内的精度保持能力,为
    光纤陀螺的空间应用提供可靠性依据。

    本发明的技术解决方案是:

    一种光纤陀螺多物理场加速试验方法,所述的光纤陀螺为光电分离式,其光路和
    电路通过一根电缆连接;光纤陀螺光路主要包括掺铒光纤光源、耦合器、Y波导集成光学器
    件、光纤环和探测器五大光学器件,在温度和辐照试验作用下光纤陀螺的精度劣化主要由
    这些光路中的五大光学器件的光电特征参数的变化引起。

    该方法的步骤包括:

    (1)根据光纤陀螺在轨空间环境对其零偏稳定性和标度因数稳定性的影响,确定
    加速试验施加的应力场为温度场和辐照??;

    (2)准备光电分离式光纤陀螺,其数量不少于10个,所述的光电分离式光纤陀螺中
    的光学器件与在轨实际应用的光学器件一致;

    (3)将步骤(2)中的光纤陀螺分为四组,分别为第一组、第二组、第三组和第四组;
    每组中至少包括两个光纤陀螺;

    (4)对步骤(3)中的第一组中的光纤陀螺施加温度场,其温度为T1;对第二组中的
    光纤陀螺施加温度场,其温度为T2;对第三组中的光纤陀螺施加温度场和辐照场,其温度为
    T1,辐照总剂量为D,辐照剂量率为R;对第四组中的光纤陀螺施加温度场和辐照场,其温度
    为T2,辐照总剂量为D,辐照剂量率为R;

    (5)根据温度场对光纤陀螺中光路的影响建立了加速模型,如式(1)所示:


    式中,f(T)表示光纤陀螺的零偏稳定性或标度因数稳定性对温度的退化函数;Λ
    为一常数;Ea为光纤陀螺的激活能;k为波尔兹曼常数(8.617×10-5ev/k);T为绝对温度;

    其中,光纤陀螺的激活能Ea=0.7eV;

    (6)根据步骤(5)中建立的加速模型得到温度场条件下的加速系数AF,即得到加速
    温度Ta相对于使用温度Tu的加速系数,如式(2)所示:


    (7)根据公式(2)得到步骤(4)中第一组中的光纤陀螺在T1温度场条件下的加速系
    数AF1和第二组中的光纤陀螺在T2温度场条件下的加速系数AF2;

    (8)根据步骤(4)中施加的辐照总剂量为D和辐照剂量率为R,得到第三组和第四组
    中的光纤陀螺在辐照场条件下的加速试验时间;

    (9)根据步骤(7)得到的第一组的加速系数和第二组的加速系数得到第一组、第二
    组、第三组和第四组中光纤陀螺在温度场条件下的加速试验时间t,其中,Y为光纤
    陀螺的在轨寿命(为设定值)。

    一种实现上述的试验方法的试验装置,该试验装置能够提供-20℃~80℃的均匀
    可变温度环境,通过串口采集光纤陀螺的输出数据并能够承受大于50krad(Si)的辐照总剂
    量;

    该试验装置包括供电配电测试控制机柜、冷热气机及中转温箱、平台及保温箱;

    所述的供电配电测试控制机柜用于提供人机交互界面,控制保温箱的温度、为光
    纤陀螺提供电源及数据采集功能;

    所述的冷热气机及中转温箱用于为保温箱提供符合温度要求的空气;

    所述的保温箱放置在平台上,保温箱连同平台一起放置在带有辐射源的辐照空间
    内;

    所述的保温箱与冷热气机及中转温箱通过电缆和管路连接,电缆用于传输电信
    号,管路用于将冷热气机及中转温箱中产生的空气输送至保温箱内;

    所述的冷热气机及中转温箱与供电配电测试控制机柜通过电缆连接;

    所述的保温箱与冷热气机及中转温箱之间的电缆和管路、冷热气机及中转温箱与
    供电配电测试控制机柜之间的电缆的走向为“s”形,其目的是为了减少辐射源对供电配电
    测试控制机柜的辐射。

    有益效果

    (1)本试验方法能够在短时间内验证光纤陀螺寿命周期内的精度保持能力,为光
    纤陀螺的空间应用提供可靠性依据;

    (2)本发明的方法通过对光纤陀螺失效机理的分析和大量的光电器件试验获得了
    影响光纤陀螺性能的主要环境应力的种类,为光纤陀螺加速试验多物理场的确定奠定基
    ??;

    (3)本发明的方法通过对光纤陀螺加速模型和激活能的确定,得到温度场条件下
    的加速因子,为光纤陀螺加速试验时间的确定奠定基??;

    (4)本发明的方法通过高精度远距离的二级温控方式的多物理场试验装置的研制
    实现在辐照场条件下多物理场的环境叠加,为光纤陀螺进行温度场和辐照场的耦合试验奠
    定基础,高还原度模拟了光纤陀螺在轨空间工作环境;

    (5)本发明的方法通过对光纤陀螺进行不同的分组试验,可以验证温度场和辐照
    场对光纤陀螺的耦合作用效果。

    附图说明

    图1是本发明中光纤陀螺的结构示意图;

    图2是多物理场试验装置的结构组成示意图;

    图3为本发明的多物理场试验装置的布局示意图。

    具体实施方式

    一种光纤陀螺多物理场加速试验方法包括对光纤陀螺在多物理场作用下性能劣
    化机理分析和多物理场加速模型的建立并在此基础上进行加速试验的设计。

    本发明中的光纤陀螺组合采用光电分离式设计,光路和电路通过一根电缆连接。
    光纤陀螺光路主要包括掺铒光纤光源、耦合器、Y波导集成光学器件、光纤环和探测器五大
    光学器件,在温度和辐照试验作用下光纤陀螺的精度劣化主要由这些光路关键器件及其光
    电特征参数的变化引起。

    温度场作用下光纤陀螺的零偏稳定性和标度因数稳定性指标劣化机理为:

    (1)高温长时间作用下掺铒光纤光源发光效率下降导致陀螺信号信噪比下降(泵
    浦激光器InGaAs/AlGaAs材料以及掺铒光纤材料的物理变化引起),进而使零偏稳定性指标
    劣化;

    (2)高温长时间作用下探测器响应度下降(探测器InGaAs材料的物理变化引起)以
    及探测器内部的耦合位移导致陀螺信号信噪比下降,进而使零偏稳定性指标劣化;

    (3)高温长时间作用下Y波导集成光学器件、耦合器和光纤环插入损耗增加导致陀
    螺信号信噪比下降(光纤纤芯材料以及涂敷层材料的物理变化),进而使零偏稳定性指标劣
    化;

    (4)高温下光纤环的非互易性误差导致陀螺零偏变化,进而影响全温零偏稳定性
    变化;

    (5)高温长时间作用下Y波导集成光学器件消光比、光纤环的偏振串音(光纤纤芯
    材料的物理变化)变化导致陀螺零偏稳定性变化;

    (6)高温长时间作用下光纤环的固化胶物理和化学变化导致分布式光路的应力变
    化导致陀螺零偏稳定性指标变化;

    (7)高温长时间作用下掺铒光纤材料变化导致掺铒光纤光源光谱宽度变化,引起
    光源相对强度噪声变化,进而使陀螺零偏稳定性变化。

    (8)高温长时间作用下Y波导集成光学器件、耦合器、光纤环谱损耗变化导致陀螺
    标度因数稳定性指标劣化(铌酸锂材料、光纤纤芯材料以及涂敷层材料的物理变化);

    (9)高温长时间作用下掺铒光纤材料物理变化导致掺铒光纤光源平均波长变化导
    致陀螺标度因数稳定性指标劣化;

    (10)高温长时间作用下光纤环的固化胶物理和化学变化导致光纤环直径和长度
    变化导致陀螺标度因数稳定性指标劣化。

    辐照作用下光纤陀螺零偏稳定性和标度因数稳定性指标劣化机理为:

    (1)辐照作用下掺铒光纤光源发光效率下降导致陀螺信号信噪比下降(掺铒光纤
    以及其他器件尾纤的辐照感生损耗增加),进而使零偏稳定性指标劣化;

    (2)辐照作用下探测器响应度下降导致陀螺信号信噪比下降(探测器InGaAs材料
    的物理和化学变化引起),进而使零偏稳定性指标劣化;

    (3)辐照作用下Y波导集成光学器件、耦合器、光纤环的插入损耗增加导致陀螺信
    号信噪比下降(光纤纤芯材料的色心沉积效应),进而使零偏稳定性指标劣化;

    (4)辐照作用下掺铒光纤材料变化导致掺铒光纤光源光谱宽度变化,引起光源相
    对强度噪声变化,进而使陀螺零偏稳定性变化;

    (5)辐照作用下光纤折射率变化(石英以及掺杂材料受辐照影响),引起光纤环有
    效长度变化,进而使陀螺零偏稳定性变化。

    (6)辐照作用下掺铒光纤材料物理和化学变化导致掺铒光纤光源平均波长演变,
    进而使陀螺标度因数稳定性指标劣化;

    (7)辐照作用下Y波导集成光学器件、耦合器、光纤环谱损耗变化导致陀螺标度因
    数稳定性指标劣化(光纤纤芯材料以及涂敷层材料的物理和化学变化)。

    根据温度场对光路的影响建立了如下加速模型:


    式中,f(T)表示光纤陀螺的零偏稳定性或标度因数稳定性对温度的退化函数;Λ
    为一常数;Ea为光纤陀螺的激活能;k为波尔兹曼常数(8.617×10-5ev/k);T为绝对温度;

    在恒定剂量率下,光纤陀螺光功率衰减与辐照总剂量以及温度的关系如下:


    式中,A≈4×10-9,E0=0.0218eV,a=2,t0=8.46×104。t0是与辐照后退火效应有
    关的参数,D-辐照计量,R-辐照剂量率;

    激活能的确定依据以下原则:

    整机激活能一般由关键组件和薄弱环节确定,通过相关试验可知对光纤陀螺在空
    间环境下长期连续通电工作性能影响较大且可靠性相对较薄弱的器件为掺铒光纤光源,在
    空间辐照环境作用下掺铒光纤光源的平均波长会产生变化,对陀螺的标度因数性能产生影
    响,在长时间加速寿命试验情况下,掺铒光纤光源的发光效率、光功率也会发生变化,引起
    光纤陀螺的零偏稳定性指标退化。同时掺铒光纤光源作为陀螺的有源光学器件,其内部存
    在多个关键器件以及影响光源可靠性的光纤结合部位,是光纤陀螺光路可靠性的相对较薄
    弱环节。

    掺铒光纤光源由泵浦激光器、波分复用器、掺铒光纤、反射镜、隔离器和熔接点组
    成,其中泵浦激光器为掺铒光纤光源的唯一有源器件,其性能对掺铒光纤光源的性能影响
    最大,薄弱环节包括发光芯片性能退化和耦合封装移位等,其激活能与泵浦激光器的失效
    模式和失效机理有关,并可以通过大量试验样本和试验时间来得到。鉴于本发明使用的
    980nm泵浦激光器属于InGaAs/AlGaAs lasers,因此光纤陀螺选取掺饵光纤光源泵浦激光
    器的激活能0.7eV作为整机的加速试验激活能。

    本发明在开展光纤陀螺的加速试验方法研究过程中,通过对光纤陀螺的失效机理
    研究建立了光纤陀螺多物理场耦合加速模型,确定了加速试验的主要加速应力、激活能和
    加速系数;通过加速试验子样合理分组解决了试验子样少的难题;通过多物理场试验平台
    的研究解决了温度场和辐照场难以同时施加的难题。根据该多物理场加速试验方法的研究
    结果,开展并完成了光纤陀螺多物理场加速试验,在较短时间内验证了光纤陀螺寿命周期
    内的精度保持能力。

    实施例

    如图1所示,一种光纤陀螺多物理场加速试验方法,所述的光纤陀螺为光电分离
    式,其光路和电路通过一根电缆连接;光纤陀螺光路主要包括掺铒光纤光源、耦合器、Y波导
    集成光学器件、光纤环和探测器五大光学器件,在温度和辐照试验作用下光纤陀螺的精度
    劣化主要由这些光路中的五大光学器件的光电特征参数的变化引起。

    (1)根据光纤陀螺在轨空间环境对其零偏稳定性和标度因数稳定性的影响,确定
    加速试验施加的应力场为温度场和辐照??;

    (2)根据加速应力的分类和试验子样的充分性,投入10个加速子样:FG01~FG10,
    子样使用元器件均与在轨实际状态一致;

    (3)根据子样数量和应力种类将10个子样分为四组,其中第一组:FG-01、FG-02、
    FG-03、第二组:FG-04、FG-05、第三组:FG-06、FG-07、FG-08、第四组:FG-09、FG-10;

    (4)根据光纤陀螺在轨实际工况,并为了比较不同加速试验条件下光纤陀螺的性
    能退化趋势,制定加速应力试验条件如下:

    温度?。?5±1℃和65±1℃;

    辐照?。篊o60γ射线电离辐照试验,剂量率0.07rad/s,总剂量20krad(Si)。

    (5)根据子样分组情况和试验条件对试验对象进行如下分配:

    第一组:温度场55±1℃,使用样本FG-01、FG-02、FG-03;

    第二组:温度场65±1℃,使用样本FG-04、FG-05;

    第三组:辐照场Co60γ射线电离辐照剂量率0.07rad/s,总剂量20krad(Si),温度场
    55±1℃,使用样本FG-06、FG-07、FG-08;

    第四组:辐照场Co60γ射线电离辐照剂量率0.07rad/s,总剂量20krad(Si),温度场
    65±1℃,使用样本FG-09、FG-10;

    (6)根据加速模型得到加速系数计算公式如下:

    根据加速模型可以得到加速温度Ta相对使用温度Tu的加速系数为:


    根据已知激活能取0.7eV,根据加速系数计算公式可以得到55℃和65℃相对使用
    温度的加速系数分别为19.27和40.09;

    (7)根据各组子样的加速系数计算加速试验时间分别为:第一组:152天;第二组:
    73天;第三组:152天;第四组:73天;

    (8)根据加速应力的种类研制多物理场试验平台,组成和作用如下:

    该平台包括:供电配电测试控制机柜、冷热气机及中转温箱、光纤陀螺承载设备及
    保温结构,结构组成见图2。该平台能够提供-20℃~80℃的均匀可变温度环境,通过串口采
    集光纤陀螺的输出数据并能够承受大于50krad(Si)的辐照总剂量;

    如图2和图3所示,该试验装置包括供电配电测试控制机柜、冷热气机及中转温箱、
    平台及保温箱;

    所述的供电配电测试控制机柜用于提供人机交互界面,控制保温箱的温度、为光
    纤陀螺提供电源及数据采集功能;

    所述的冷热气机及中转温箱用于为保温箱提供符合温度要求的空气;

    所述的保温箱放置在平台上,保温箱连同平台一起放置在带有辐射源的辐照空间
    内;

    所述的保温箱与冷热气机及中转温箱通过电缆和管路连接,电缆用于传输电信
    号,管路用于将冷热气机及中转温箱中产生的空气输送至保温箱内;

    所述的冷热气机及中转温箱与供电配电测试控制机柜通过电缆连接;

    所述的保温箱与冷热气机及中转温箱之间的电缆和管路、冷热气机及中转温箱与
    供电配电测试控制机柜之间的电缆的走向为“s”形,其目的是为了减少辐射源对供电配电
    测试控制机柜的辐射;

    (9)使用多物理场试验装置进行第三组子样的温度场和辐照场耦合加速试验,试
    验时间为79小时,由于加速试验对象为光纤陀螺的光路部分,因此试验时使用铅砖对光纤
    陀螺的电路部分进行遮挡,使电路部分不受辐照影响;

    (10)使用多物理场试验装置进行第四组子样的温度场和辐照场耦合加速试验,试
    验时间为79小时,由于加速试验对象为光纤陀螺的光路部分,因此试验时使用铅砖对光纤
    陀螺的电路部分进行遮挡,使电路部分不受辐照影响;

    (11)使用两台温箱分别进行四组子样的温度场加速试验,其中第一组和第三组所
    在温箱温度设置为55℃,第二组和第四组所在温箱温度设置为65℃;

    (12)性能测试:

    根据加速试验数据分析的需要,周期性能测试项目为零偏稳定性和标度因数稳定
    性。将前四组子样的周期测试间隔时间设为相同值,在验证光纤陀螺精度保持指标的同时
    验证多物理场的耦合系数,设定周期测试时间如下:

    子样
    第一次
    第二次
    第三次
    第四次
    第五次
    第六次
    第七次
    第一组
    79小时
    21天
    42天
    63天
    84天
    105天
    126天
    第二组
    79小时
    21天
    42天
    63天
    /
    /
    /
    第三组
    79小时
    21天
    42天
    63天
    84天
    105天
    126天
    第四组
    79小时
    21天
    42天
    63天
    /
    /
    /

    (13)试验结果:

    对10个光纤陀螺子样进行了多物理场加速试验结果表明:

    (1)试验结束后光纤陀螺的零偏稳定性和标度因数稳定性指标全部满足要求,无
    失效样本和性能劣化趋势,证明光纤陀螺的寿命满足8年并且在寿命周期内无性能退化。

    使用相同的试验方法将Y的设定值改为12年时也可以得到光纤陀螺寿命是否满足
    12年的结论。

    (2)在进行温度场和辐照场加速寿命试验时,若两种应力均有加速特性,则两种应
    力作用下光纤陀螺的性能参数变化量与单一应力加速寿命试验得到结果必然存在差异。假
    设光纤陀螺性能退变化量与温度和辐照剂量率的关系函数为f(T,R),则在温度和辐照耦合
    作用下,不同光纤陀螺样本在相同时间内性能参数变化量的差量表示为

    Δf(T,R)=Δf(T)+Δf(R)+ξ(T,R) (6)

    其中,Δf(T)为第一组和第二组光纤陀螺性能参数变化量差量,Δf(R)为第一组
    和第三组光纤陀螺性能参数变化量差量,Δf(T,R)为第一组和第四组光纤陀螺性能参数变
    化量差量,每次试验结束后可以通过测量的方式得到Δf(T)、Δf(R)和Δf(T,R)的值;ξ(T,
    R)为与温度和辐照有关的耦合作用量。通过光纤陀螺加速试验结果表明零偏稳定性在温度
    和辐照作用下表现为负耦合,耦合系数在-2%以内。对标度因数稳定性的耦合作用也表现
    为负耦合,耦合系数在-1%~-13%左右。

    关 键 词:
    一种 光纤 陀螺 物理 加速 试验 方法 装置
      专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:一种光纤陀螺多物理场加速试验方法及装置.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-6093035.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

    [email protected] 2017-2018 www.4mum.com.cn网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
     


    收起
    展开
  • 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03