[發(fā)明專利]一種高精度光纖陀螺用光纖環(huán)圈設計方法

有效

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• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112129280B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 王玥澤;劉伯晗;陳桂紅;李朝卿;李凡;李茂春;于杰;唐若祥
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉英梅

本發(fā)明涉及一種高精度光纖陀螺用光纖環(huán)圈設計方法，步驟1、確認光纖環(huán)圈設計過程中的限制條件：包括：光纖陀螺的最小靜態(tài)精度要求和光纖環(huán)圈的最大尺寸限制，其中光纖環(huán)圈的最大尺寸限制包含：環(huán)圈外徑尺寸限制D_外、環(huán)圈高度尺寸限制H、環(huán)圈內(nèi)徑尺寸限制D_內(nèi)；步驟2：光纖環(huán)圈具體設計過程：步驟2.1光纖環(huán)圈所用光纖的最小長度設計；步驟2.2環(huán)圈繞制層數(shù)與每層繞制光纖的匝數(shù)及環(huán)圈內(nèi)徑、外徑與高度的設計。本方法設計制作的光纖環(huán)圈滿足了光纖陀螺的最小靜態(tài)精度要求和光纖環(huán)圈的最大尺寸限制要求。

技術領域

本發(fā)明屬于光纖環(huán)圈設計生產(chǎn)技術領域，具體涉及一種高精度光纖陀螺用光纖環(huán)圈設計方法。

背景技術

光纖陀螺作為新型的光學陀螺儀表，具有可靠性高、耐沖擊振動、壽命長、啟動速度快等優(yōu)點，已被廣泛的應用于多個軍用及民用領域中。光纖環(huán)圈作為光纖陀螺的敏感核心，其精度決定了光纖陀螺的精度。特別在高精度光纖陀螺領域，高精度光纖環(huán)圈需要更強的抗溫度變化能力，因此需要對其進行特殊設計，以滿足陀螺及系統(tǒng)的精度要求，另外由于實際應用過程中對陀螺及光纖環(huán)圈的實際尺寸有較強的約束，因此必須將光纖環(huán)圈的尺寸要求作為設計條件進行考慮。對光纖環(huán)圈進行綜合設計，以平衡光纖環(huán)圈精度、體積尺寸及制作成本要求。

以往純理論的光纖環(huán)圈性能仿真方法，無法滿足堵光纖環(huán)圈的設計要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種高精度光纖陀螺用光纖環(huán)圈設計方法。

本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案為：

一種高精度光纖陀螺用光纖環(huán)圈設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、確認光纖環(huán)圈設計過程中的限制條件：

包括：光纖陀螺的最小靜態(tài)精度要求和光纖環(huán)圈的最大尺寸限制，其中光纖環(huán)圈的最大尺寸限制包含：環(huán)圈外徑尺寸限制D_外、環(huán)圈高度尺寸限制H、環(huán)圈內(nèi)徑尺寸限制D_內(nèi)；

步驟2：光纖環(huán)圈具體設計過程：

步驟2.1光纖環(huán)圈所用光纖的最小長度設計；

光纖環(huán)圈的光纖長度L、有效直徑D影響光纖陀螺的測量靈敏度和陀螺的外形尺寸；在滿足陀螺外形尺寸要求及最小靜態(tài)精度要求的前提下，環(huán)圈長度L與有效直徑D的乘積應滿足下式(1)

其中：

I——調(diào)制后探測器接收的光功率，單位：uW；

φ_b——陀螺調(diào)制深度；

L——光纖環(huán)圈長度，m；

D——光纖環(huán)圈等效直徑，m；

λ₀——光波平均波長，m；

c——真空中的光速，m/s；

η_D——探測器的量子效率；

h——普朗克常數(shù)；

τ_c——光源的相干時間；

Δf——噪聲測量的帶寬，Hz；

Ω_min——陀螺最小需滿足的精度，°/h；