[發(fā)明專利]一種可減小光纖陀螺溫度漂移傳感環(huán)圈制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310267882.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN104251698B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢聰志;孫國飛;徐廣海;張麗哲;吳衍記
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): G01C19/72
• 分類號(hào): G01C19/72
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心11007
• 代理人: 包海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖陀螺技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可減小光纖陀螺溫度漂移的傳感環(huán)圈制備方法。

背景技術(shù)

光纖傳感環(huán)圈是光纖陀螺中利用薩格奈克機(jī)制工作，敏感旋轉(zhuǎn)角增量的核心部件，由于光纖本身是一種非常靈敏的傳感器，它對(duì)溫度、磁場(chǎng)、應(yīng)力等作用因素都極為敏感，因此光纖傳感環(huán)圈不可避免受到這些因素的影響。一直以來，溫度性能是光纖陀螺研究和工程化應(yīng)用中的重要指標(biāo)，環(huán)境溫度會(huì)直接和間接誘導(dǎo)產(chǎn)生附加相位誤差，與旋轉(zhuǎn)引入的相位差疊加起來無法區(qū)分，從而造成光纖陀螺的零位誤差，而對(duì)溫度誤差貢獻(xiàn)最大的即為光纖傳感環(huán)圈。

目前，普遍采用四極對(duì)稱的方法纏繞光纖環(huán)圈，在《光纖陀螺敏感環(huán)圈的溫度漂移特性機(jī)繞圈技術(shù)研究》中（中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，1998年06期）詳盡論述了四極對(duì)稱繞法及其優(yōu)點(diǎn)，極大抑制了環(huán)圈中因溫度引起的非互易相位誤差，但是無法完全消除空間溫度梯度引發(fā)的shupe效應(yīng)誤差。為了進(jìn)一步抑制溫度效應(yīng)，交叉式四極對(duì)稱繞法被提出來（美國專利5465150），環(huán)圈整體被劃分為若干個(gè)滿足四極對(duì)稱要求的纏繞子區(qū)，相鄰子區(qū)之間中點(diǎn)左右兩側(cè)光纖的纏繞順序相反，以此克服環(huán)圈內(nèi)部的空間溫度梯度影響，然而，由于纏繞水平的限制，這種繞法仍然不能有效抑制溫度shupe效應(yīng)誤差。

傳感環(huán)圈主要由骨架、保偏光纖和固化膠構(gòu)成，環(huán)圈骨架支撐纏繞光纖層并由固化膠固定成為整體，提高環(huán)圈機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)不同的機(jī)械強(qiáng)度、熱參數(shù)和重量要求，骨架通常可以采用鋁合金或者鈦合金材料，但是這些材料都具有一定的熱膨脹系數(shù)，無法與光纖及固化膠完美匹配，并且由于光纖在一定的張力下纏繞于骨架表面，如果受到骨架熱膨脹應(yīng)力作用，光纖所受張力值增加，光學(xué)性能遭到損害，由此導(dǎo)致環(huán)圈性能下降，此外，光纖層間的纏繞差異、光纖環(huán)整體導(dǎo)熱的快慢影響和四極對(duì)稱本身帶來的光纖長度控制誤差，同樣是損害光纖陀螺溫度性能的主要因素，光纖陀螺在溫變環(huán)境下，特別是惡劣的溫變環(huán)境下，表現(xiàn)出明顯的零位漂移。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題為：提供一種可減小光纖陀螺溫度漂移傳感環(huán)圈的制備方法，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，減小溫度對(duì)陀螺性能的不利影響，降低溫變環(huán)境下陀螺的零位漂移，提高陀螺精度和工程化應(yīng)用水平。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：

一種可減小光纖陀螺溫度漂移的傳感環(huán)圈制備方法，包括以下步驟：

步驟1

對(duì)兩層階梯狀的環(huán)圈骨架安裝繞線工裝，根據(jù)四極對(duì)稱纏繞法，纏繞保偏光纖：

取一根長度適中的保偏光纖，由整根光纖的中點(diǎn)繞起，纏繞起始點(diǎn)位于環(huán)圈骨架兩層階梯的分界處；中點(diǎn)一側(cè)的光纖向環(huán)圈骨架的左邊沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)繞制，直至較低的第一階梯最左邊沿處，完成第一階梯內(nèi)的第一層光纖繞制；中點(diǎn)另一側(cè)的光纖向環(huán)圈骨架的左邊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)繞制，直至第一階梯最左邊沿處，完成第一階梯內(nèi)的第二層光纖層繞制，之后其繼續(xù)逆時(shí)針向右邊纏繞，直至較高的第二階梯的最右邊沿處，完成第一階梯內(nèi)第三層光纖、即第二階梯內(nèi)第一層光纖纏繞；而后，將順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的光纖由第一階梯的最左邊沿纏繞至第二階梯的最右邊沿，完成第一階梯內(nèi)的第四層光纖、即第二階梯內(nèi)的第二層光纖繞制；然后先后將順時(shí)針方向纏繞的保偏光纖和逆時(shí)針方向纏繞的保偏光纖從環(huán)圈骨架的最右邊沿處纏繞至最左邊沿處，完成第二階梯內(nèi)的四極對(duì)稱纏繞；之后按照常規(guī)的四極對(duì)稱法纏繞剩余保偏光纖，在完成最后一個(gè)四極對(duì)稱周期纏繞后，順時(shí)針和逆時(shí)針方向的光纖端頭均位于環(huán)圈骨架的最左邊沿處，然后先后將逆時(shí)針方向纏繞的保偏光纖和順時(shí)針方向纏繞的保偏光纖從環(huán)圈骨架的最左邊沿處纏繞至整個(gè)光纖纏繞面的中點(diǎn)處，完成整個(gè)光纖環(huán)圈纏繞，形成光纖環(huán)；

步驟2

將繞制完成的光纖環(huán)進(jìn)行灌封，填充固化膠粘劑于光纖環(huán)空隙中；然后進(jìn)行光纖環(huán)的溫度環(huán)境固化工藝操作，光纖環(huán)固化為一個(gè)整體，而后將環(huán)圈進(jìn)行工裝拆卸，完成環(huán)圈制作。

另一種可減小光纖陀螺溫度漂移的傳感環(huán)圈制備方法，包括以下步驟：

步驟1

對(duì)四層階梯狀的環(huán)圈骨架安裝繞線工裝，根據(jù)八極對(duì)稱纏繞法，纏繞保偏光纖：