[發明專利]一種減小光纖陀螺啟動零偏的光纖環繞制方法

有效

• 申請號: 201210328403.X
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN103674056A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 李瑞;謝良平;王京獻;張斌;馬海全;萬洵
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第六一八研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C19/72
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于光纖陀螺技術，涉及一種減小光纖陀螺啟動零偏的光纖環繞制方法。

背景技術

光纖陀螺中的主要器件光纖環易受外界熱場影響，并造成零偏的漂移，稱為Shupe效應，也稱為陀螺的熱致零偏。通常的陀螺結構中，光纖環內部通常都包含光源、探測器、主板等器件，因此在陀螺啟動過程中，由于上述內部元件發熱，在光纖環中形成變化的溫度梯度分布，引起陀螺在啟動過程中零偏的變化，稱為陀螺的啟動零偏。目前解決這一問題的主要技術手段是采用四級對稱繞法繞制光纖環，通過使熱場在整個敏感光纖上沿光纖中點對稱分布，來抑制熱致零偏。

通過實驗分析發現，在陀螺的啟動過程中，最主要的發熱器件是陀螺的主板，尤其是主板上的功率元件。在主板設計時，各元件的排布首先是考慮電磁兼容性的問題，即模擬電路元件和數字電路元件之間、數字芯片之間的電磁串擾，因此功率元件通常都會被排布在主板的邊緣。這就造成陀螺啟動時，主板上局部位置的熱量迅速上升，并且這一熱場并不是在整個光纖環層上均勻分布，因此該情況使得光纖環在局部位置的溫度梯度迅速變化，造成陀螺的啟動零偏過大，同時也延長了陀螺的啟動時間。

發明內容

本發明的目的是：提出一種能夠操作簡單方便，可有效減小光纖陀螺啟動零偏的光纖環繞制方法。

本發明的技術方案是：一種減小光纖陀螺啟動零偏的光纖環繞制方法，其首先通過測量光纖陀螺內部主板在啟動過程中的熱量分布，然后確定光纖環內徑上溫度最高點的位置，再將光纖環繞制起始位置與該溫度變化最劇烈位置之間錯開0°或180°。

確定光纖環內徑上溫度最高點位置時，首先讀取高溫點m的坐標（x_m，y_m）及溫度值T_m，隨后擬合出的主板的圓形輪廓，視為光纖環的內徑；確定高溫度點到光纖環內徑上各點的距離L_m，則該高溫點作用到光纖環內徑上各點的熱量影響為R_m=T_m/L_m²，相應的所有高溫點作用到光纖環內徑上的熱量影響為∑R_m，然后通過比較光纖環內徑上各點熱量∑R_m，確定光纖環內徑上溫度最高點的位置。

光纖環內徑上溫度最高點位置通過熱象儀或熱敏電阻陣列測量獲取。

陀螺主板上的溫度場測量采用熱象儀或者熱敏電阻陣列測量獲取。

本發明的技術效果是：本發明從分析陀螺內部主板啟動階段熱場的分布出發，找出溫度變化最劇烈的位置，相應的調整光纖環四極對稱繞制的起點位置（即光纖環敏感光纖的中點），從而有效減小光纖環的啟動零偏，大幅縮短陀螺的啟動時間。而且對于已經定型的陀螺設計，本發明只需改變光纖環繞制起始點位置，不需要改動原有的陀螺設計，就能夠對陀螺的性能進行提升，其操作簡單、方便，具有較大的實際應用價值。

附圖說明

圖1是本發明涉及的光纖陀螺主板啟動過程中的熱場分布三維圖；

圖2是本發明減小光纖陀螺啟動零偏的光纖環繞制方法確定光纖環內徑受溫度影響最大點的原理示意圖；

圖3是本發明減小光纖陀螺啟動零偏的光纖環繞制方法中光纖環繞制起始點與光纖環內徑受溫度影響最大點之間的關系示意圖；

圖4是光纖環在任意位置起始繞制時得到的陀螺的啟動零偏曲線與光纖環起始繞制位置與內徑最高溫度點之間夾角為0°時的啟動零偏曲線的比較。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。

本發明減小光纖陀螺啟動零偏的光纖環繞制方法從分析陀螺內部主板啟動階段熱場的分布出發，找出溫度變化最劇烈的位置，確定主板上主要的發熱源及其位置，隨后通過相應算法，計算得到光纖環上受該熱源影響最大的位置。然后在光纖環開始繞制時，調整光纖環四極對稱繞制的起點位置（即光纖環敏感光纖的中點），來減小光纖環的啟動零偏，縮短陀螺啟動時間。

下面給出本發明減小光纖陀螺啟動零偏的光纖環繞制方法的具體實施步驟：

步驟1：確定光纖陀螺主板熱場

本實施方式中，采用熱像儀或熱敏電阻等裝置測量陀螺主板在啟動過程中的熱場變化，請參閱圖1，其是本發明所涉及的陀螺主板通過熱像儀拍攝到的熱場的三維圖，圖中的圓形輪廓代表陀螺的主板，高峰代表了主板上熱量的峰值位置；

步驟2：確定光纖環內徑上溫度最高點位置