[發明專利]用于光纖陀螺的上下對稱交叉繞制光纖環結構及繞制方法

有效

• 申請號: 201210043894.3
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102607548A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 賈明;李彥;宋凝芳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明是一種用于光纖陀螺的上下對稱交叉繞制光纖環結構及繞制方法，涉及光纖傳感、光纖陀螺、繞纖技術領域，特別適用于振動、溫度條件苛刻的慣導技術應用領域。

背景技術

光纖陀螺是一種用來檢測載體運動角速率的傳感器，利用光學上的薩格奈克效應與光纖傳輸原理，克服了機電陀螺與激光陀螺的一系列缺點，具有全固態、可靠性高、動態范圍大、頻帶寬、體積小、振動性能好等優點，被廣泛應用于航天、航空、航海、石油勘探等領域。

光纖陀螺作為光機電一體化的傳感器，在精度要求越來越高的情況下，振動與溫度對性能的影響是不可忽視的。首先，作為敏感元件的光纖線圈，在振動條件下會產生內部應力，同時溫度變化也會使內部溫度分布不均勻，進而產生“非互易性”相移，導致陀螺輸出誤差；其次，光纖線圈的骨架結構也會隨著振動條件與溫度的變化發生變形，進而擠壓到光纖線圈，從而產生誤差。因此，對光纖陀螺中是光纖線圈技術進行研究與改進是保證光纖陀螺具有高精度與高穩定性的關鍵。

目前的光纖線圈繞制多采用四極對稱繞法，雖然在光纖長度上實現了光路互易，但溫變環境會產生空間的溫度梯度，導致光路在溫度調制下出現非互易誤差。另外，固定線圈的光纖環骨架結構多是“工”字形結構，上下兩邊及中間的骨架結構會對光纖線圈產生約束，在振動條件與溫度變化時，會對線圈產生擠壓現象，導致光纖線圈內部產生應力；有些骨架結構采用去上沿的單邊接觸形式，雖然減小了熱應力，卻又產生了接觸側與非接觸側的熱流密度差異，導致溫度場分布不均勻，從而產生誤差。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，提出一種用于光纖陀螺的上下對稱交叉繞制光纖環結構及繞制方法。

一種用于光纖陀螺的上下對稱交叉繞制光纖環結構，包括光纖環骨架(1)，光纖環骨架(1)包括繞纖柱(101)、中間法蘭(102)；

繞纖柱(101)外圍設有中間法蘭(102)，中間法蘭(102)上有過纖豁口(110)，過纖豁口(110)的對稱位置處，在繞纖柱(101)和中間法蘭(102)上設有橫向貫通的喇叭孔，在中間法蘭(102)上形成了出纖口(111)。

一種用于光纖陀螺的上下對稱交叉繞制方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：將光纖的中點位于光纖環的過纖豁口(110)處；

步驟二：光纖繞制；

將光纖的正方向通過過纖豁口(110)向上繞制，繞制兩層后回到過纖豁口(110)處，光纖的反方向通過過纖豁口(110)向下繞制，繞制兩層后回到過纖豁口(110)，將兩個方向的光纖在過纖豁口(110)處交叉，正方向光纖交換為向下繞制，繞制兩層后回到過纖豁口(110)，反方向光纖交換為向上繞制，繞制兩層后回到過纖豁口(110)，重復進行，直到光纖繞制完畢；

步驟三：將光纖引入出纖口(111)；

最終，繞制完畢后，光纖的兩端通過出纖口(111)引入光纖環的繞纖柱(101)內部。

本發明的優點在于：

(1)相對光路中點對稱的任意兩處光纖始終在同一個圓柱側面上。

(2)相對光路中點對稱的兩側光纖等長。

(3)避免了四極繞法時每四層光纖的第一層向第四層的疊纖。

(4)通過交叉，兩側線圈均含有相同長度的正反向光纖，從而使得軸向與徑向的溫度梯度對光纖產生的溫度調制相等。

(5)光纖線圈分為上下兩部分，兩部分均有一側無結構約束，在振動與溫度變化的條件下不會受到擠壓。

(6)兩部分光纖線圈與骨架的中間法蘭接觸，使熱流沿中間向兩側線圈傳輸，實現對稱的溫度梯度。

(7)光纖環骨架結構部分設計了對稱布局的四個凸耳，其中三個凸耳上有縱向通孔作為固定孔，另外一個凸耳有橫向喇叭孔作為中間法蘭的出纖口，出纖口外側面向兩邊倒圓角，使得光纖線圈的正反兩個方向的光纖經過圓角并匯合后從出纖口引出，無應力突變，且方便熔接。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的光纖環骨架的結構圖；

圖2A是圖2的A向視圖；

圖2B是圖2的中間法蘭位置的剖面圖；

圖3是本發明的上下對稱交叉繞制方法示意圖。

圖4是本發明的方法流程圖；

圖中：

1-光纖環骨架????????2-上層光纖線圈????????3-下層光纖線圈

101-繞纖柱??????????102-中間法蘭??????????103-內壁