一种用于光纤陀螺的光纤环制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于光纤陀螺的光纤环，包括由内向外依次设置的光纤敏感环、磁屏蔽膜、蓄热层、磁屏蔽罩、隔热层；磁屏蔽罩包括磁屏蔽座和盖合在磁屏蔽座上的磁屏蔽盖；磁屏蔽罩为密闭结构，光纤敏感环的尾纤依次穿过磁屏蔽膜、磁屏蔽罩之后与光纤陀螺系统的Y波导尾纤连接。本实用新型专利技术的用于光纤陀螺的光纤环通过光纤敏感环绕制方法及结构上蓄热层、隔热层的采用，减小温度对光纤敏感环的影响，提高陀螺温度性能。磁屏蔽膜和磁屏蔽罩相结合构成双层磁屏蔽结构，有效降低外界磁场对光纤敏感环的影响，提高光纤环温度、磁场的环境适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光纤陀螺的光纤环
本技术涉及一种消除外界环境影响的光纤环，属于光学测量、光纤传感
特别是一种光纤陀螺用光纤环的设计制造。
技术介绍
光纤陀螺是一种基于SAGNAC效应实现角速度测量的光学传感器，是继激光陀螺之后的第二代光学陀螺。在飞机导航、航天器制导、卫星定位、汽车导向、智能机器人、天文望远镜、飞机舰船导航、武器系统控制等诸多领域得到应用。光纤环作为光纤陀螺核心器件，其温度、磁场等性能直接决定了光纤陀螺整机的性能。目前，针对光纤陀螺环境因素的影响，多采取光纤环四极对称绕法、无骨架光纤环、单层磁屏蔽等技术手段，一定程度上减小和降低了温度、磁场因素对光纤陀螺的性能影响，在中、低精度光纤陀螺产品中表现较好，但在高精度光纤陀螺应用中尚存在温度零偏漂移大、磁场零偏漂移大、温度应力漂移大等问题，阻碍了光纤陀螺向高精度和工程化阶段发展应用。光纤环非常敏感，光纤环的绕制对光纤陀螺仪的性能影响很大。四极对称绕法由于对Shupe误差较好的抑制作用，被广泛应用于光纤环的绕制过程中。但是，现有光纤敏感环结构中，由于光纤环骨架的影响或者光纤直径的不均匀的问题，通常会导致绕制完成后，最外面两层光纤不能完全绕满的情况，也就是说绕完后光纤环的光纤层数不能满足4的整数倍，从而失去了四极对称绕法的优越性，误差信号甚至比二极对称绕法还要大，完全失去了四极对称绕法的优势，因此对Shupe误差的抑制性能较差。
技术实现思路
本技术要解决的问题是针对现有光纤环存在的上述问题，提供一种用于光纤陀螺的光纤环。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种用于光纤陀螺的光纤环，其特征在于：包括由内向外依次设置的光纤敏感环、磁屏蔽膜、蓄热层、磁屏蔽罩、隔热层；所述磁屏蔽罩包括磁屏蔽座和盖合在所述磁屏蔽座上的磁屏蔽盖；所述磁屏蔽罩为密闭结构，所述光纤敏感环的尾纤依次穿过所述磁屏蔽膜、磁屏蔽罩之后与光纤陀螺系统的Y波导尾纤连接。由于磁屏蔽罩和磁屏蔽膜构成双层磁屏蔽结构，消除和衰减了到达光纤敏感环上的磁场强度，降低了磁场法拉第效应对光纤陀螺零偏的影响。通过设置蓄热层、隔热层，可以吸收外界或来自于光纤陀螺系统的热量，并使得温度梯度衰减，使得达到光纤敏感环上的温度变化将大大降低，减小和消除Shupe效应对光纤陀螺精度的影响。进一步地，所述光纤敏感环(1)由四极对称绕法绕制得到，光纤敏感环(1)包含的光纤层数为4的倍数，光纤敏感环(1)的各层光纤的长度相等，且各层光纤不包含空隙。四极对称绕法绕制得到的光纤环的温度误差为奇数层和偶数层的单位梯度误差交叉相减。由于本技术中对各层光纤长度精确度量，绕制得到的光纤敏感环各层光纤长度相等，且各层光纤不包含空隙，使光纤环绕制能够完全实现四极对称绕制。因此，光纤敏感环中，每四层光纤组成一个四极子，光纤敏感环的一个四极子为完整的四层光纤环。一个四极子包含第一层光纤、第二层光纤、第三层光纤、第四层光纤。且同一个四极子中，第四层光纤的温度误差与第一层光纤的温度误差之和与第二层光纤的温度误差与第三层光纤的温度误差之和相等，因此，可以实现最小的温度误差，可以对Shupe误差实现好的抑制作用。进一步地，所述光纤敏感环由内层向外层高度逐渐减小。光纤敏感环的相邻两层中，内层的高度大于外层的高度。由于光纤敏感环由内向外的直径越来越大，因此，由内向外的光纤绕制一圈所需长度越来越大，因此，通过设置光纤敏感环由内向外高度逐渐减小，便于确保由内向外的光纤敏感环的各层光纤长度相同且各层光纤不包含空隙。所述光纤敏感环的断面的形状为梯形。即光纤敏感环由内向外形成斜面或坡面。进一步地，所述磁屏蔽罩上设置有第一穿过结构，所述光纤敏感环的尾纤穿过所述第一穿过结构与光纤陀螺系统的Y波导尾纤连接，所述第一穿过结构上除所述尾纤之外的位置均被密封。进一步地，磁屏蔽膜固定设置于所述磁屏蔽座上，所述磁屏蔽膜和光纤敏感环之间、所述磁屏蔽座和磁屏蔽膜之间均通过紫外固化胶进行固化。进一步地，所述隔热层包括设置于外侧的铝箔和设置于内侧的沥青与玻纤的混合物。通过设置铝箔，可以将大部分热量反射掉，减小温度对光纤敏感环的影响。进一步地，所述蓄热层由蓄热材料构成,所述蓄热材料为相变材料。进一步地，所述相变材料为石蜡或六水氯化钙。进一步地，所述磁屏蔽膜的材料为纳米晶软磁合金或软铁或坡莫合金。本技术具有的优点和积极效果是：本技术的用于光纤陀螺的光纤环通过光纤敏感环绕制方法及结构上蓄热层、隔热层的采用，减小温度对光纤敏感环的影响，提高陀螺温度性能。磁屏蔽膜和磁屏蔽罩相结合构成双层磁屏蔽结构，有效降低外界磁场对光纤敏感环的影响，提高光纤环温度、磁场的环境适应性；同时，本技术通过对光纤环骨架进行设计，实现了四极对称绕制的要求，避免四极对称绕法中无法绕满的问题，实现了对Shupe误差较好的抑制作用。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术的实施例的光纤环的立体结构示意图；图2是本技术的实施例的光纤环的纵剖面示意图；图3是本技术的光纤敏感环的最内侧的一个四极子的结构示意图；图4是本技术的光纤敏感环的最内侧的一个四极子的结构示意图；图5是本技术的实施例的磁屏蔽座的结构示意图；图6是本技术的实施例的磁屏蔽盖的结构示意图；图中，1、光纤敏感环，11、第一层光纤，12、第二层光纤，13、第三层光纤，14、第四层光纤，2、磁屏蔽膜，3、蓄热层，4、隔热层，5、磁屏蔽座，6、磁屏蔽盖。具体实施方式下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。实施例如图1—图6所示，本技术的光纤环包括光纤敏感环1、磁屏蔽膜2、蓄热层3、磁屏蔽盖6、磁屏蔽座5及隔热层4各个组成部分。如图2所示，光纤敏感环1、磁屏蔽膜2、蓄热层3、磁屏蔽罩、隔热层4由内向外依次设置；磁屏蔽罩包括磁屏蔽座5和盖合在磁屏蔽座5上的磁屏蔽盖6；磁屏蔽罩为密闭结构，光纤敏感环1的尾纤依次穿过磁屏蔽膜2、磁屏蔽罩之后与光纤陀螺系统的Y波导尾纤连接；蓄热层3由蓄热材料构成；磁屏蔽罩上设置有用于加注蓄热材料的加注结构。本技术的新型光纤环特征在于采用改进型光纤敏感环绕制方法和多层复合结构来实现对影响光纤环性能的外界温度场、磁场的屏蔽。本技术的实施例中，所述磁屏蔽膜2的厚度为1-5mm；所述蓄热层3的厚度为5-8mm；所述隔热层4的厚度为2-5mm。光纤敏感环1由四极对称绕法绕制得到。光纤敏感环1包含的光纤层数为4的倍数。光纤敏感环1包含4×k层光纤，k＝1,2,……。绕制得到的光纤敏感环1各层光纤长度相等，且各层光纤不包含空隙。各层光纤不包含空隙的含义是各层光纤均绕满圆的一周(一圈)，不留有空隙。光纤敏感环1由内层向外层高度逐渐减小。光纤敏感环1的相邻两层中，内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光纤陀螺的光纤环，其特征在于：包括由内向外依次设置的光纤敏感环(1)、磁屏蔽膜(2)、蓄热层(3)、磁屏蔽罩、隔热层(4)；所述磁屏蔽罩包括磁屏蔽座(5)和盖合在所述磁屏蔽座(5)上的磁屏蔽盖(6)；所述磁屏蔽罩为密闭结构，所述光纤敏感环(1)的尾纤依次穿过所述磁屏蔽膜(2)、磁屏蔽罩之后与光纤陀螺系统的Y波导尾纤连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于光纤陀螺的光纤环，其特征在于：包括由内向外依次设置的光纤敏感环(1)、磁屏蔽膜(2)、蓄热层(3)、磁屏蔽罩、隔热层(4)；所述磁屏蔽罩包括磁屏蔽座(5)和盖合在所述磁屏蔽座(5)上的磁屏蔽盖(6)；所述磁屏蔽罩为密闭结构，所述光纤敏感环(1)的尾纤依次穿过所述磁屏蔽膜(2)、磁屏蔽罩之后与光纤陀螺系统的Y波导尾纤连接。2.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺的光纤环，其特征在于：所述光纤敏感环(1)由四极对称绕法绕制得到，光纤敏感环(1)包含的光纤层数为4的倍数，光纤敏感环(1)的各层光纤的长度相等，且各层光纤不包含空隙。3.根据权利要求2所述的用于光纤陀螺的光纤环，其特征在于：所述光纤敏感环(1)由内层向外层高度逐渐减小。4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于光纤陀螺的光纤环，其特征在于：所述磁屏蔽罩上设置有第一穿过结构，所述光纤敏感环(1)的尾纤穿过所述第一穿过...

【专利技术属性】
技术研发人员：于中权，岑礼君，
申请(专利权)人：湖南航天机电设备与特种材料研究所，
类型：新型
国别省市：湖南,43