一种多极化光纤陀螺环圈绕制方式及结构制造技术

本发明专利技术涉及一种多极化光纤陀螺环圈的绕制方式，包括以下步骤：⑴、绕制一个四极结构；⑵、利用一个正向四极结构和一个反向四极结构绕制出一个八极结构；⑶、利用一个正向八极结构和一个反向八极结构绕制出一个十六极结构；⑷、利用一个正向十六极结构和一个反向十六极结构绕制出一个三十二极结构。本光纤陀螺用光纤环圈的排布形式进一步提高了光纤环圈的温度性能，特别是提升光纤环圈在非对称温度环境中的温度性能。

Winding method and structure of multi polarization fiber optic gyro ring

The invention relates to a multi polarization fiber gyro coil winding method comprises the following steps: firstly, winding a quadrupole structure; the use of a positive quadrupole structure and a reverse winding of a quadrupole octupole structure; the use of a positive and a reverse octupole octupole structure the structure of winding a sixteen pole structure; the use of a positive, sixteen pole structure and a reverse sixteen pole structure winding a thirty-two pole structure. The temperature distribution of the fiber ring is further improved by the arrangement of the optical fiber ring, especially the temperature performance of the fiber ring in the asymmetric temperature environment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤陀螺
，尤其是一种多极化光纤陀螺环圈绕制方式及结构。
技术介绍
光纤陀螺作为新型的光学陀螺仪表，具有可靠性高、耐冲击振动、寿命长、启动速度快等优点，已被广泛的应用于多个军用及民用领域中。但当光纤陀螺工作环境的温度发生变化时，在光纤陀螺核心部件光纤环形传感器(简称：光纤环圈)中将产生热致非互异性相位噪声，即SHUPE误差。这种误差与光纤陀螺感知地球转速的SAGNAC效应无法区分，严重降低了光纤陀螺的实际探测精度。现国内外对光纤环形传感器的此种传热性能进行了大量的理论研究，分别利用四极对称绕法、八极对称绕法及十六极对称绕法对光纤环圈进行绕制，以降低光纤环圈的温度误差，且这些绕制方案全部于国内外申请了相关的专利，但即使采用现有最为优化的十六极对称绕制方案(UnitedStatesPatent,US005475774)，光纤环圈中残余的温度误差仍然很大，严重影响高精度光纤陀螺的温度性能。特别是在非对称温度环境中，上述方法的温度误差抑制作用大打折扣。因此需要进一步优化设计降低光纤环圈温度误差，特别是在非对称温度条件下有效降低陀螺温度误差，是高精度光纤陀螺研制过程中的关键技术所在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种将光纤环圈温度误差的离散数学模型与有限元传热模型相结合，找出了较十六极对称绕制方法更好的抑制光纤环圈温度误差的绕制方案。本专利技术的目的是通过以下技术手段实现的：一种多极化光纤陀螺环圈的绕制方式，其特征在于：包括以下步骤：⑴、绕制一个四极结构；⑵、利用一个正向四极结构和一个反向四极结构绕制出一个八极结构；⑶、利用一个正向八极结构和一个反向八极结构绕制出一个十六极结构；⑷、利用一个正向十六极结构和一个反向十六极结构绕制出一个三十二极结构。而且，步骤⑴所述的绕制一个四极结构的具体方法为：一根连续的光纤从其中点开始，两侧的光纤被分别绕制在两个不同的分纤轮上，分纤轮A上的光纤用于绕制环圈中第一层的各匝，分纤轮B上的光纤用于绕制环圈的第二层，第二层与第一层的方向相同，第二层绕制完成后，仍利用此分纤轮B上的光纤，再沿相反方向绕制第三层光纤；随后，再利用分纤轮A上的光纤，绕制此环圈的第四层，其绕制方向与第三层相同，这样，光纤中点一侧的光纤用于完成第一层和第四层的各匝光纤的绕制，而另一侧的光纤用于完成二、三两层的绕制，按这种方法绕制的四层光纤通常被称为一个“四极”，如果用“+”和“-”分别表示光纤中点两侧的光纤，则此四极的结构为“+--+”，四极对称绕法以此一个四极单位为基础，重复多个四极的绕制即可。而且，步骤⑵所述的绕制一个八极结构的具体方法为：引入逆向四极结构，其中逆向四极结构，其排布与步骤⑴所述的四极结构排布相反，为“-++-”；以一个正向四极及一个逆向四极组成最基本的八极单元“+--+-++-”，重复多个此八极单元的绕制即可完成八极对称绕制。而且，步骤⑶所述的绕制一个十六极结构的具体方法为：引入逆向八极结构，其中逆向八极结构，其排布与步骤⑵所述的八极结构排布相反，为“-++-+--+”，以一个正向八极及一个逆向八极组成最基本的十六极单元“+--+-++--++-+--+”，重复多个此十六极单元的绕制即可完成十六极对称绕制。而且，步骤⑷所述的绕制一个三十二极结构的具体方法为：引入逆向十六极结构，其中逆向十六极结构，其排布与步骤⑶所述的十六极结构排布相反，为“-++-+--++--+-++-”，以一个正向十六极及一个逆向十六极组成最基本的三十二极单元“+--+-++--++-+--+-++-+--++--+-++-”，重复多个此三十二极单元的绕制即可完成三十二极对称绕制。而且，步骤⑷所述的三十二极结构由多个带有温度误差自我补偿作用的微元组成，该微元为交叉排布方式。一种采用权利要求1所述的多极化光纤陀螺环圈的绕制方式的多极化光纤陀螺环圈绕制结构，其特征在于：包括多个基本三十二极单元，每个三十二极单元均由一个正向十六极结构和一个逆向十六极结构构成，其结构排布为“+--+-++--++-+--+-++-+--++--+-++-”。而且，所述的三十二极结构利用交叉排布方式将光纤环圈分割为多个带有温度误差自我补偿作用的微元。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术在前人研究的基础上，进一步完善了光纤环圈温度误差的离散数学模型，与此同时利用ANSYS有限元分析软件建立了光纤环圈传热模型相结合，将这两种模型进行了精确的结合，对各种不同绕制方案进行了对比，根据理论分析结果验证了本智力成果专利技术的绕法较十六极对称绕制方法更好的抑制光纤环圈温度误差。而且此方案有别于以往的对称绕制方案，可以根据实际非对称温度环境进行针对性光纤排布设计，因此更具实际应用价值。2、本智力成果在前人关于“十六极”对称绕制的基础上，首次引入逆向“十六极”的概念，并运用“交叉排布”方式将光纤环圈分割为多个带有温度误差自我补偿作用的微元，并通过改变微元的排布可以有效的提升光纤环圈在非对称温度环境中的误差抑制能力。而且在已知特定的温度环境中，利用MATLAB与ANSYS两款辅助设计软件，可进一步有针对性的改变微元排布，降低光纤环圈的温度误差。附图说明图1是光纤环圈由光纤中点开始绕制示意图；图2是四极对称绕制示意图；图3是八极对称绕制示意图；图4是十六极对称绕制示意图；图5是由两个互逆排布组成的三十二极示意图；图6是带有温度补偿微元的对称绕制示意图。具体实施方式下面结合附图详细叙述本专利技术的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。为了便于理解本专利技术，首先对传统的四极对称绕制法、八极对称绕制法以及十六极对称绕制法进行说明：在光纤环圈中，一根较长的光纤被绕制成为多层的线圈形式，其中每一层绕制完成的环圈由若干匝光纤构成。目前这种光纤环圈通常都采用四极对称方法进行绕制。为了形成一个四极形式的光纤环圈，一根连续的光纤从其中点开始，如图1，两侧的光纤被分别绕制在两个不同的分纤轮上。分纤轮A用于绕制环圈中第一层的各匝，分纤轮B上的光纤用于绕制环圈的第二层，第二层绕制完成后，仍利用此分纤轮上的光纤，再沿相反方向绕制第三层光纤。随后，在利用分纤轮A上的光纤，绕制此环圈的第四层，其绕制方向与第三层相同。这样，光纤中点一侧的光纤用于完成第一层和第四层的各匝光纤的绕制，而另一侧的光纤用于完成二、三两层的绕制。按这种方法绕制的四层光纤通常被称为一个“四极”。如果用“+”和“-”分别表示光纤中点两侧的光纤，则此四极的结构为“+--+”，四极对称绕法以此一个四极单位为基础，重复多个四极的绕制。如图2所示，图中不同颜色代表分居光纤中点两侧的光纤。八极对称绕制方案是在此基础上引入逆向四极结构，其中逆向四极结构，其排布与上述“四极”结构排布相反，为“-++-”。以一个正向四极及一个逆向四极组成最基本的八极单元“+--+-++-”，重复多个此八极单元的绕制即可完成，采用八极对称绕制方案的环圈如图3所示，图中不同颜色代表分居光纤中点两侧的光纤。较传统的四极对称绕制，八极绕制可以更好的提升光纤环圈的温度性能。在此基础上，美国学者于1994年，再次引入逆向“八极”的概念，进一步升级为“十六极”绕制，并成功申请专利US本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多极化光纤陀螺环圈的绕制方式，其特征在于：包括以下步骤：⑴、绕制一个四极结构；⑵、利用一个正向四极结构和一个反向四极结构绕制出一个八极结构；⑶、利用一个正向八极结构和一个反向八极结构绕制出一个十六极结构；⑷、利用一个正向十六极结构和一个反向十六极结构绕制出一个三十二极结构。

【技术特征摘要】
1.一种多极化光纤陀螺环圈的绕制方式，其特征在于：包括以下步骤：⑴、绕制一个四极结构；⑵、利用一个正向四极结构和一个反向四极结构绕制出一个八极结构；⑶、利用一个正向八极结构和一个反向八极结构绕制出一个十六极结构；⑷、利用一个正向十六极结构和一个反向十六极结构绕制出一个三十二极结构。2.根据权利要求1所述的一种多极化光纤陀螺环圈的绕制方式，其特征在于：步骤⑴所述的绕制一个四极结构的具体方法为：一根连续的光纤从其中点开始，两侧的光纤被分别绕制在两个不同的分纤轮上，分纤轮A上的光纤用于绕制环圈中第一层的各匝，分纤轮B上的光纤用于绕制环圈的第二层，第二层与第一层的方向相同，第二层绕制完成后，仍利用此分纤轮B上的光纤，再沿相反方向绕制第三层光纤；随后，再利用分纤轮A上的光纤，绕制此环圈的第四层，其绕制方向与第三层相同，这样，光纤中点一侧的光纤用于完成第一层和第四层的各匝光纤的绕制，而另一侧的光纤用于完成二、三两层的绕制，按这种方法绕制的四层光纤通常被称为一个“四极”，如果用“+”和“-”分别表示光纤中点两侧的光纤，则此四极的结构为“+--+”，四极对称绕法以此一个四极单位为基础，重复多个四极的绕制即可。3.根据权利要求1所述的一种多极化光纤陀螺环圈的绕制方式，其特征在于：步骤⑵所述的绕制一个八极结构的具体方法为：引入逆向四极结构，其中逆向四极结构，其排布与步骤⑴所述的四极结构排布相反，为“-++-”；以一个正向四极及一个逆向四极组成最基本的八极单元“+--+-++-”，重复多个此八极单元的绕制即可完成八极对称绕制。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玥泽，左文龙，李朝卿，曹洋，陈桂红，李凡，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七〇七研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12