[發明專利]空芯微結構光纖繞制斷點預警與抑制的方法及系統

有效

• 申請號: 202210694196.3
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114777816B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 李茂春;趙小明;劉俊;劉伯晗;惠菲
• 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: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01M11/00;G01J1/42;G02B6/02
• 代理公司: 天津展譽專利代理有限公司 12221
• 代理人: 劉永會

本發明涉及光纖陀螺技術領域，尤其涉及空芯微結構光纖繞制斷點預警與抑制的方法及系統，包括如下流程：光源光功率小的部分進入探測器，光功率大的部分照射光纖；光纖繞制成環；探測器接收光功率小的部分的光，并將光功率信號發送給上位機，積分球測試儀接收光功率大的部分透過空芯微結構光纖的光，并將光功率信號發送給上位機；上位機將光功率信號進行處理，并與預設范圍進行比較，若超過預設范圍，則向繞環設備發出預警并控制張力調整機構動作，調節空芯微結構光纖的繞制張力。本發明提供的方法及系統實時監測光纖表面微觀缺陷程度，并發出預警信號調整光纖繞制張緊力,防止缺陷進一步惡化。

技術領域

本發明涉及光纖陀螺技術領域，尤其涉及空芯微結構光纖繞制斷點預警與抑制的方法及系統。

背景技術

光纖陀螺是一種基于光學Sagnac效應的角速度傳感器，以光纖作為傳感介質，已廣泛應用于陸、海、空、天等各類慣性自主導航系統。光纖陀螺具有理論極限精度潛力高的優勢，有望在長航時高精度慣性導航領域成為主流慣性元件。

由于傳統陀螺光纖對溫度、磁場等環境變化較為敏感，大纖長的高精度光纖陀螺必須采用多種系統及被動防護措施，例如溫度控制、多重磁屏蔽和密閉封裝等，以提升陀螺環境適應性，劣化了高精度光纖陀螺的應用優勢?？招疚⒔Y構光纖以獨特包層微結構形成全新導光機制，例如光子帶隙型和反諧振型等，基于空氣纖芯導光，使得環境對光波的熱、磁等影響大幅降低，能實現理想的高穩定光傳輸，可作為根本性提升光纖陀螺環境適應性的主動技術手段。

空芯微結構光纖是在單一介質材料（純二氧化硅）上將端面周期結構排列的空氣孔沿軸向貫穿整根光纖。空芯微結構光纖拉制完成后，表面通常存在微觀缺陷，以微裂紋形式體現，隱匿在光纖涂覆層之下不易觀測?？招疚⒔Y構光纖應用于光纖陀螺須經歷繞制成環過程，繞制中引入不當的張緊力會使原有極為微觀的裂紋持續生長，存在最終導致微結構光纖徹底斷裂的風險，現有技術雖然已有各種預警裝置，但是其預警的準確性不高，容易造成誤預警或誤動作。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種空芯微結構光纖繞制斷點預警與抑制的方法及系統，基于積分球測試儀功率測量的空芯光纖微觀缺陷預警和抑制方法，繞環過程中，實時監測隱匿在光纖涂覆層之下的空芯光纖表面微觀缺陷程度，并準確發出預警信號以合理調整后續光纖繞制張緊力,防止缺陷進一步惡化，有助于提升空芯微結構光纖環圈繞制可靠性。

本發明是通過以下技術方案予以實現：

一種空芯微結構光纖繞制斷點預警與抑制的方法，空芯微結構光纖纏繞在放纖輪上并穿過積分球測試儀，然后通過張力調整機構后繞制在繞環設備上，具體包括如下步驟：

S1：通過耦合器或其他分光裝置將光源分光成兩部分，一部分光功率大，一部分光功率小，光功率小的部分進入探測器，光功率大的部分照射放纖輪上待繞制的空芯微結構光纖；

S2:空芯微結構光纖繞制成環；

S3:繞制過程中，探測器接收光功率小的部分的光，并將光功率信號發送給上位機，積分球測試儀接收光功率大的部分透過空芯微結構光纖的光，并將光功率信號發送給上位機；

S4: 上位機通過來自于探測器的光功率信號將來自于積分球測試儀的同步光功率信號進行處理，并將處理后的積分球測試儀的光功率信號與預設范圍進行比較，若超過預設范圍，則向繞環設備發出預警并控制張力調整機構動作，調節繞制張力。

進一步，上位機通過來自于探測器的光功率信號將來自于積分球測試儀的同步光功率信號進行處理時，當來自于探測器的光功率信號與來自于積分球測試儀的同步光功率信號突變比例相同，則判斷該突變為由于光源自身的光功率波動所致，上位機不向繞環設備發出預警，張力調整機構不動作，當來自于積分球測試儀的同步光功率信號突變比例大于來自于探測器的光功率信號突變比例，則上位機向繞環設備發出預警并控制張力調整機構動作調節空芯微結構光纖的張力。

優化的，耦合器的分光比為2:98。