提高光纖陀螺電路信號測試效率的探討

倉雷廷，張 斌，李兵強

（上海傲世控制科技股份有限公司，上海 201801）

光纖陀螺儀是一種沒有轉子的新型全固態慣性儀表，其基本原理是通過測量角運動引起的Sagnac 干涉相位差獲得輸入角速度。簡單來說光纖陀螺是一種角速率傳感器，是敏感相對慣性空間角運動的裝置，是目前用于確定運動體空間運動姿態的主要傳感器，可應用于海陸空各領域。

1 光纖陀螺儀測試的意義

對光纖陀螺PCBA 進行總裝前測試是光纖陀螺總裝的必要過程。測試可通過向光纖陀螺PCBA 模擬真實的工作環境，使PCBA 的一些潛在故障提前暴露出來。同時進行PCBA 測試篩選把有故障的產品分揀出來進行統計分析。

2 改善前的測試流程

（1）光纖陀螺PCBA 板的外觀檢查。

（2）光纖陀螺PCBA 板的測試導線焊接（包括測試需要的連接器導線和模擬的反饋信號線），如圖1所示。

圖1 測試導線焊接

（3）光纖陀螺PCBA 板的程序燒錄（傳統的燒寫器手持燒錄），如圖2所示。

圖2 程序燒錄操作

（4）光纖陀螺PCBA 板的功能測試（單獨的測試程序），如圖3所示。

圖3 測試軟件界面

3 光纖陀螺儀測試現狀及問題

測試前需要為PCBA 焊接專用的用來測試的信號連接器。需要焊接的焊盤有35處（圖1），焊接過程中須檢查焊接的線序是否正確。焊接一套光纖陀螺需要40 min。

光纖陀螺的電路信號PCBA 測試環節，是為測試PCBA 單板的整體功能是否完好。同時也是對光纖陀螺產品總裝后合格率的保證。為此，對于光纖陀螺的電路信號PCBA 測試環節，研發開發了單獨的測試程序。單獨的測試程序模擬的信號有限，使得可測試的信號點也有限，不能100%真實地反映光纖陀螺PCBA 的性能好壞。

4 光纖陀螺儀測試方法改善

為針對光纖陀螺探測信號電路程序燒寫和功能測試不足，而開發了一種新型小成本測試裝置，具體如下。

4.1 結構改善

（1）滿足設計要求的前提下，盡量要求測試裝置尺寸小巧，探針固定牢靠，探針采用可更換式，探針高度一致性好。測試裝置設計、實物，以及探針實物和測試結構對外連接接口如圖4、圖5、圖6和圖7所示。

圖4 測試裝置設計

圖5 測試裝置實物

圖6 探針實物

圖7 測試結構對外連接接口

（2）探測信號電路測試裝置使用的氣動裝置應設置在0.4 MPa 以內，與現場直接匹配使用。

（3）考慮測試時使用高度是否便于操作，長期操作是否過度勞累。

（4）探測信號電路測試裝置將產品總裝測試時需要的光路器件都進行融合對接。

（5）抗振防滑設計，確保測試過程中穩定。

（6）用信號隔離開關隔離燒錄和測試狀態的信號相互干擾。

（7）設置防夾手裝置。

4.2 測試信號點的改善

針對測試信號不全，在新測試方法中添加了光纖陀螺的光學部分（光源組合、耦合器、Y 波導、光纖環、探測器等），測試結構內光纖陀螺光路連接如圖8所示，測試結構內部電路連接如圖9所示，可實現完整的光纖陀螺功能。不需要研發單獨設計專用測試程序。直接使用光纖陀螺程序進行測試，測試的信號點也可涵蓋整個光纖陀螺需要測試的信號點。

圖9 測試結構內部電路連接

5 改善前后的分析對比

新測試方法程序燒錄時減少了因接觸不良造成的燒錄失敗，且完全不需要焊接測試線，單板測試人工時間由原來的47 min 降至6 min，節約了87%。新測試方法融入了光纖陀螺光學部分，同時使用了光纖陀螺的產品程序，信號測試點增加了100%。具體分析見表1。

表1 測試方法對比

6 結束語

文章通過對光纖陀螺電路信號測試方法目前存在的問題進行分析，針對性的對于影響光纖陀螺電路信號測試效率的焊接時間和信號測試點采取相應的優化措施，提高了測試結果的準確性，縮短了測試時間。