[發明專利]一種環境敏感環圈的制備方法

有效

• 申請號: 201910292907.2
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109974685B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 謝良平;楊東錕;胡緒杰;劉凱;崔志超;孔軍;寇亮亮
• 申請（專利權）人: 中航捷銳（北京）光電技術有限公司;胡緒杰;劉凱
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 馬東偉;龔頤雯

本發明公開了一種可提升環境應用性能的環境敏感環圈的制備方法，屬于光纖陀螺、光纖傳感技術領域，解決了現有技術中敏感環圈在嚴苛環境應用條件下、大變溫條件下不正交角變化大，難以應用于大振動量級的問題。本發明的制備方法包括如下步驟：對骨架進行表面處理、清洗和干燥；形成改性膜層和隔熱緩沖層；在步骨架上繞制環圈組件，繞制完成后實時上膠、固化；對固化后的敏感環圈進行環境應力篩選；對環境應力篩選合格的環圈與骨架之間的界面清理，采用密封膠進行密封固。本發明的制備方法可用于制備環境敏感環圈。

技術領域

本發明屬于光纖陀螺、光纖傳感技術領域，尤其涉及一種可提升環境應用性能的環境敏感環圈的制備方法。

背景技術

光纖陀螺(Fiber OpTic Gyroscope，簡稱FOG)是利用光學薩格奈克效應(sagnac)測量載體空間角速率的全固態慣性儀表。敏感環圈是光纖陀螺的核心傳感器件，是敏感薩格奈克效應作用的實際主體，由幾百乃至幾千米光纖使用特殊的四極或其他對稱方式繞制而成，其質量(例如，環境適應性)的好壞直接決定了光纖陀螺的性能。

現有技術中，敏感環圈采用膠液填充、固化形成穩態結構，穩態結構需要與金屬或硬質非金屬形成整體以應用于陀螺。但是，由于材料均勻性、材料間的匹配、材料自身的特性差異以及材料的長期蠕變等因素，造成敏感環圈在嚴苛環境應用條件下、大變溫條件下不正交角變化大，難以應用于大振動量級等問題，限制了光纖陀螺的實際應用。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明的目的是提供一種適用于惡劣環境應用的環境敏感環圈的制備方法，解決了現有技術中敏感環圈在嚴苛環境應用條件下、大變溫條件下不正交角變化大，難以應用于大振動量級的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種環境敏感環圈的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：對骨架進行表面處理，形成處理層；

步驟2：依次采用汽油、丙酮和酒精的超聲波清潔組合技術對步驟1中得到的骨架進行清洗，然后采用大于85℃的去離子風對清洗后的骨架噴吹干燥；

步驟3：在處理層表面形成改性膜層和隔熱緩沖層；

步驟4：在步驟3得到的骨架上繞制環圈組件，繞制完成后實時上膠，得到待固化敏感環圈；

步驟5：對待固化敏感環圈進行固化；

步驟6：對固化后的敏感環圈進行環境應力篩選；

步驟7：對環境應力篩選合格的敏感環圈進行密封固化，形成密封層，得到環境敏感環圈。

在一種可能的設計中，骨架為硬鋁合金敏感環圈骨架，環圈組件采用丙烯酸樹脂型繞環填充膠材料繞制而成。

在一種可能的設計中，改性膜層由硅烷偶聯劑制成。

在一種可能的設計中，隔熱緩沖層的材料與環圈組件的材料相同。

在一種可能的設計中，步驟1中，表面處理采用如下方法：選用鉻酸陽極氧化工藝和白剛玉噴砂對骨架進行表面處理。

在一種可能的設計中，密封層采用硅橡膠固化制成。

在一種可能的設計中，步驟4包括如下步驟：采用四極對稱螺旋正交繞制、八極對稱螺旋正交繞制或交叉繞法的繞制工藝繞制環圈組件，每兩個繞制周期墊一張棉紙。

在一種可能的設計中，對步驟4得到的環境敏感環圈和步驟6得到的環境敏感環圈均采用BOTDA測試分布式應變進行評估。

在一種可能的設計中，步驟5包括如下步驟：將待固化敏感環圈加熱至80～90℃下保溫1～4h后進行紫外固化，紫外固化過程中待固化敏感環圈以5～20rpm的速率旋轉。