[發明專利]一種多軸分體式光纖陀螺儀

有效

• 申請號: 201310270624.0
• 申請日: 2013-06-29
• 公開（公告）號: CN103344232A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 楊明偉;楊遠洪;宋奎巖;索鑫鑫;劉學靜
• 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: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

技術領域

本發明涉及多軸光纖陀螺儀的技術領域，特別涉及一種多軸分體式光纖陀螺儀。

背景技術

光纖陀螺一問世就以其明顯的優點，結構的靈活性以及誘人的前景，引起了世界上許多國家大學和科研機構的普遍重視，二十多年來獲得了很大的進展。通過科研工作者們的努力，許多關鍵技術問題已經得到解決，特別在許多對精度與體積重量要求嚴格、環境惡劣的環境有著不可替代的作用。

光纖陀螺與機電陀螺或激光陀螺相比，具有顯著特點：零部件少、無運動部件、儀器牢固穩定、具有較強的耐沖擊和抗加速運動的能力；光纖線圈增長了激光束的檢測光路，使檢測靈敏度和分辨率比激光陀螺提高了好幾個數量級；易于采用集成光路技術，信號穩定可靠，且可直接用數字輸出，并與計算機接口聯接；結構簡單、價格低、體積小、質量小。

多軸光纖陀螺的集成度高，對安裝精度和設計要求較高，易于造成光電器件的發熱或者電磁對陀螺敏感光纖環的干擾。國內大多數研究機構和單位的光纖陀螺儀采用一體式設計，即采用將陀螺敏感單元與光源和信號處理單元集成，例如ZL200510063052.4和ZL200810115131.9，但這種方式不利于實現高精度抗干擾的光纖陀螺。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了解決傳統光纖陀螺儀結構復雜，消除發熱器件對敏感光纖環的溫度影響。本發明的目的在于提供一種多軸分體式光纖陀螺儀，將陀螺電路、光源等發熱部分與敏感環路分開，并采用模塊化結構，易于陀螺的集成和組裝。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案為：一種多軸分體式光纖陀螺儀，由電路模塊、光電復合纜模塊和敏感環路模塊三部分組成，其中電路模塊和敏感環路模塊通過光電復合纜模塊連接在一起；

所述電路模塊包括ASE光源、光耦合子模塊、第1光探測器至第n光探測器以及信號處理子模塊；ASE光源的輸出尾纖與光耦合子模塊輸入端a端熔接，ASE光源的控制信號由信號處理模塊輸入；光耦合子模塊的b輸出端的n段尾纖分別與第1光探測器至第n光探測器熔接；第1光探測器至第n光探測器的輸出接入信號處理子模塊；光耦合子模塊的c輸出端的n段尾纖接有n個FC光纖連接器，信號處理子模塊包括n個SMA射頻接頭，可以實現與光電復合纜模塊即插式連接；

所述光電復合纜模塊包層材料是PVC套管，在套管內n段光纖和n段信號線聚成一束，其中每段光纖還由聚合物軟管作進一步保護，在套管兩側的出口端有n個FC光纖連接器，n段信號線在套管兩側的出口端有n個SMA射頻接頭；

所述敏感環路模塊由第1單軸敏感環路子模塊至第n單軸敏感環路子模塊構成，n個FC光纖連接器和n個SMA射頻接頭可以實現與光電復合纜模塊即插式連接，其中，每個單軸敏感環路子模塊由Y波導相位調制器、光纖環、環骨架及其機械結構組成；FC光纖連接器與Y波導相位調制器的輸入端相連，SMA射頻接口與Y波導相位調制器控制信號端相連；光纖環所用光纖是保偏光纖、光子晶體光纖或單模光纖。

進一步的，電路模塊、敏感環路模塊和光電復合纜模塊通過連接對應序號的FC光纖連接器和SMA射頻接頭可實現即插式連接。

進一步的，所述光耦合子模塊包括一個波列分束器、第1光纖耦合器至第n光纖耦合器；其中，波列分束器輸入端a與ASE光源熔接，波列分束器輸出端的尾纖與第1光纖耦合器至第n光纖耦合器的A端熔接，第1光纖耦合器至第n光纖耦合器的c端接有n個FC光纖連接器，第1光纖耦合器至第n光纖耦合器的b端分別與第1光探測器至第n光探測器熔接。

進一步的，支撐光纖環的環骨架本體材料為膠木，該材料具有良好的機械特性和隔熱性能，導熱率小于0.1W/m·K。

進一步的，所述機械結構中上下蓋部分分別由磁屏蔽層、隔熱層、鋁殼組成，其中：隔熱層材料為聚四氟乙烯，采用噴涂的方式覆蓋磁屏蔽層內壁，厚度大于0.5mm；鋁殼外壁與隔熱層內壁粘接為一體。

本發明多軸分體式光纖陀螺儀與現有技術相比的優點在于：

（1）、本發明利用分體式結構，物理隔離了發熱器件和敏感光纖環，減小了溫度分布的不均勻對陀螺精度的影響。

（2）、本發明利用共光源的方式增加系統的集成性，降低成本；通過光耦合模塊實現一路輸入多路等功率輸出，系統結構緊湊。

（3）、本發明實現了模塊化設計，利用光電復合纜模塊實現敏感環路模塊與電路模塊的即插式快速連接，系統安裝操作簡便，模塊具有良好的可替換性，系統整體布局簡潔、可靠性高。

（4）、本發明支撐光纖環的環骨架部分采用膠木材料，該材料具有良好的機械特性和隔熱性能，提高了系統的抗溫度干擾能力。