一种微型双轴光纤陀螺仪制造技术

本发明专利技术公开了一种微型双轴光纤陀螺仪，包括外壳和光纤环支架结构，光纤环支架结构固定在外壳内部；光纤环支架结构为内外嵌式光纤环支架结构，包括：光纤环安装支架、配合安装支架、外嵌光纤环和内嵌光纤环；光纤环安装支架和配合安装支架相互正交，且呈井字型排列；外嵌光纤环和内嵌光纤环相互垂直的设置在井字型结构的内部，且外嵌光纤环的直径大于内嵌光纤环的直径；井字型结构的四周形成4个L型的安装面；该光纤陀螺仪还包括电路模块、系统光源、耦合器、Y波导和共用光源的双轴光纤，双轴光纤分别绕装在外嵌光纤环和内嵌光纤环上，电路模块、系统光源、耦合器和Y波导均安装在L型的安装面上。本发明专利技术在保证光纤陀螺应用要求的前提下，有效地减小了光纤陀螺的体积。

A Miniature Two-Axis Fiber Optic Gyroscope

The invention discloses a micro-biaxial fiber optic gyroscope, which comprises a shell and a fiber ring bracket structure, and the fiber ring bracket structure is fixed inside the shell; the fiber ring bracket structure is an internal and external embedded fiber ring bracket structure, including: a fiber ring bracket, a matching bracket, an external fiber ring and an embedded fiber ring; The mounting bracket and the matching mounting bracket are orthogonal to each other and arranged in a well-shaped arrangement; the outer optical fiber ring and the inner optical fiber ring are vertically arranged inside the well-shaped structure, and the diameter of the outer optical fiber ring is larger than that of the inner optical fiber ring; four L-shaped mounting surfaces are formed around the well-shaped structure; the optical fiber gyroscope also includes electricity. Two-axis optical fibers with circuit module, system light source, coupler, Y waveguide and common light source are respectively wound on the outer and inner fiber ring. Circuit module, system light source, coupler and Y waveguide are all installed on the L-type installation surface. The invention effectively reduces the volume of the fiber optic gyroscope on the premise of guaranteeing the application requirements of the fiber optic gyroscope.

【技术实现步骤摘要】
一种微型双轴光纤陀螺仪
本专利技术涉及光纤传感
，尤其涉及一种微型双轴光纤陀螺仪。
技术介绍
光纤陀螺是一种以光学相对论为理论基础的角速度传感器，相对于传统的转子式机电陀螺仪和存在“机抖”结构的激光陀螺仪，光纤陀螺真正实现了全固态结构设计，可实现极高的可靠性和设计灵活性。在通常的光纤陀螺应用系统中，一般由结构件将2到3个单轴光纤陀螺按坐标轴方向组合在一起，再通过电路和软件来完成设备的角速度信息读取、闭环控制等技术功能。这样的设计一般存在体积大、质量重，结构复杂的问题。随着军民产品的广泛应用，对惯性敏感器技术性能要求越来越多样化，体积、重量要求越来越小，集成化、微小型化的光纤陀螺设计已是必然。因为采用光路、电路上的复用技术，两轴一体设计在制造成本上也存在优势。但两轴一体化光纤陀螺产品存在体积大、制造装配过程复杂、工程化水平低等问题。2014年底公布的专利技术专利《用于光纤陀螺的两轴一体化光纤环绕装置》(申请公布号：CN104236590A)，首次采用了正交嵌套内外光纤环设计，有效解决了双轴陀螺的小型化问题，但同时设计也存在着缺陷。如光纤直接绕制在金属结构上，易受金属直接热传导和热胀冷缩的影响；无法同时进行内、外光纤环的绕制，无法进行单只光纤环的筛选替换；结构件的后期拼装连接容易带来光纤环应力不均匀和正交性的偏差等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中光纤陀螺体积较大的缺陷，提供一种微型双轴光纤陀螺仪。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种微型双轴光纤陀螺仪，包括外壳和光纤环支架结构，光纤环支架结构固定在外壳内部；其中：光纤环支架结构为内外嵌式光纤环支架结构，包括：光纤环安装支架、配合安装支架、外嵌光纤环和内嵌光纤环；光纤环安装支架和配合安装支架相互正交，且呈井字型排列；外嵌光纤环和内嵌光纤环相互垂直的设置在井字型结构的内部，且外嵌光纤环的直径大于内嵌光纤环的直径；井字型结构的四周形成4个L型的安装面；该光纤陀螺仪还包括电路模块、系统光源、耦合器、Y波导和共用光源的双轴光纤，双轴光纤分别绕装在外嵌光纤环和内嵌光纤环上，电路模块、系统光源、耦合器和Y波导均安装在L型的安装面上。进一步地，本专利技术的外壳包括外壳上盖和外壳底座，光纤环支架结构安装在外壳底座上。进一步地，本专利技术的光纤环安装支架包括外嵌光纤环安装面、内嵌光纤环安装面、凸台表面、安装孔系、安装结构和安装面；其中：凸台表面设置在外嵌光纤环安装面上；外嵌光纤环从凸台表面的方向穿过，并通过粘连剂固定在外嵌光纤环安装面上；内嵌光纤环安装面与外嵌光纤环安装面相互垂直，内嵌光纤环塞入光纤环安装支架内部，并通过粘连剂固定在内嵌光纤环安装面上；凸台表面设置有多个安装孔系；安装结构设置在L型的安装面上；光纤环支架通过安装面与外壳底座固定连接。进一步地，本专利技术的配合安装支架包括陀螺底座配合安装面、光电器件安装面、通孔和空槽；其中：配合安装支架通过陀螺底座配合安装面与外壳底座固定连接；光电器件安装面与安装结构组成L型的安装面，用于固定安装电路模块、系统光源、耦合器和Y波导；通孔与安装孔系相互配合，使光纤环安装支架和配合安装支架相互固定连接；空槽设置在内嵌光纤环安装面与配合安装支架相交的位置，内嵌光纤环塞入空槽内进行固定安装。进一步地，本专利技术的电路模块包括3块电路板和挠性印刷板，挠性印刷板用于实现电路板之间的电气连接。进一步地，本专利技术的外壳上盖包括陀螺外壳内壁，外壳底座包括底座上表面；陀螺外壳内壁和底座上表面之间通过软磁材料形成磁屏蔽罩，实现对光纤陀螺仪的电磁屏蔽。进一步地，本专利技术的外壳上盖的横截面为正八边形，井字型形成的八个顶角与正八边形的八个顶点紧密接触，使光纤环支架结构固定安装在外壳内。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的微型双轴光纤陀螺仪，通过对两轴一体化光纤陀螺光路设计、电路设计、结构设计和磁屏蔽设计等方案的创新与改进，在保证光纤陀螺应用要求的前提下，有效地减小了光纤陀螺的体积、工程化水平和生产难度。采用内外正交嵌套的脱骨架光纤环及其安装支架结构的设计，可以对脱骨架的光纤环分别进行筛选以提高系统的综合性能，避免因单只光纤环或者绕环骨架质量问题而淘汰整个双轴环架系统，有效降低了产品生产过程的成本；光纤环底部采用环氧树脂胶等硬质胶粘剂固定在结构件上，提高了光纤陀螺在振动、冲击等恶劣环境下的性能；底面上胶的方案对于结构件热胀冷缩产生的应力以及热传导产生的温度梯度敏感性更低，有利于陀螺温度性能的提高。硬件电路的实现采用普通印制板与挠性印制板间隔连接的一体化设计，既实现了不同安装位置电路板之间的弯曲连接，又提高了电路设计的紧凑性，大大降低了陀螺电路装配及调试的难度，提高了工程化水平。采用外部屏蔽的磁屏蔽设计方案，通过陀螺外罩内壁与陀螺底座上部安装软磁材料的磁屏蔽罩的方法，有效地屏蔽了地磁场及其他外部低频磁场对陀螺性能的影响。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术中双轴一体化光纤陀螺外观示意图。图2为本专利技术中双轴一体化光纤陀螺的双轴嵌套环架结构示意图。图3为本专利技术中双轴一体化光纤陀螺的光纤环安装支架结构示意图。图4为本专利技术中双轴一体化光纤陀螺的环架配合安装支架结构示意图。图5为本专利技术中双轴一体化光纤陀螺挠性连接电路模块示意图。图6为本专利技术中双轴一体化光纤陀螺内部结构示意图。图7为本专利技术中双轴一体化光纤陀螺磁屏蔽罩设计示意图。图中：1-外壳上盖，2-外壳底座，3-光纤环安装支架，4-配合安装支架，5-外嵌光纤环，6-内嵌光纤环，7-电路模块，31-外嵌光纤环安装面，32-内嵌光纤环安装面，33-凸台表面，34-安装孔系，35-安装结构，36-安装面，41-陀螺底座配合安装面，42-光电器件安装面，43-通孔，44-空槽，71-电路板，72-挠性印刷板，11-陀螺外壳内壁，21-底座上表面。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例的微型双轴光纤陀螺仪，包括外壳和光纤环支架结构，光纤环支架结构固定在外壳内部；其中：光纤环支架结构为内外嵌式光纤环支架结构，包括：光纤环安装支架3、配合安装支架4、外嵌光纤环5和内嵌光纤环6；光纤环安装支架3和配合安装支架4相互正交，且呈井字型排列；外嵌光纤环5和内嵌光纤环6相互垂直的设置在井字型结构的内部，且外嵌光纤环5的直径大于内嵌光纤环6的直径；井字型结构的四周形成4个L型的安装面；该光纤陀螺仪还包括电路模块7、系统光源、耦合器、Y波导和共用光源的双轴光纤，双轴光纤分别绕装在外嵌光纤环5和内嵌光纤环6上，电路模块7、系统光源、耦合器和Y波导均安装在L型的安装面上。外壳包括外壳上盖1和外壳底座2，光纤环支架结构安装在外壳底座2上。光纤环安装支架3包括外嵌光纤环安装面31、内嵌光纤环安装面32、凸台表面33、安装孔系34、安装结构35和安装面36；其中：凸台表面33设置在外嵌光纤环安装面31上；外嵌光纤环5从凸台表面33的方向穿过，并通过粘连剂固定在外嵌光纤环安装面31上；内嵌光纤环安装面32与外嵌光纤环安装面31相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型双轴光纤陀螺仪，其特征在于，包括外壳和光纤环支架结构，光纤环支架结构固定在外壳内部；其中：光纤环支架结构为内外嵌式光纤环支架结构，包括：光纤环安装支架(3)、配合安装支架(4)、外嵌光纤环(5)和内嵌光纤环(6)；光纤环安装支架(3)和配合安装支架(4)相互正交，且呈井字型排列；外嵌光纤环(5)和内嵌光纤环(6)相互垂直的设置在井字型结构的内部，且外嵌光纤环(5)的直径大于内嵌光纤环(6)的直径；井字型结构的四周形成4个L型的安装面；该光纤陀螺仪还包括电路模块(7)、系统光源、耦合器、Y波导和共用光源的双轴光纤，双轴光纤分别绕装在外嵌光纤环(5)和内嵌光纤环(6)上，电路模块(7)、系统光源、耦合器和Y波导均安装在L型的安装面上。

【技术特征摘要】
1.一种微型双轴光纤陀螺仪，其特征在于，包括外壳和光纤环支架结构，光纤环支架结构固定在外壳内部；其中：光纤环支架结构为内外嵌式光纤环支架结构，包括：光纤环安装支架(3)、配合安装支架(4)、外嵌光纤环(5)和内嵌光纤环(6)；光纤环安装支架(3)和配合安装支架(4)相互正交，且呈井字型排列；外嵌光纤环(5)和内嵌光纤环(6)相互垂直的设置在井字型结构的内部，且外嵌光纤环(5)的直径大于内嵌光纤环(6)的直径；井字型结构的四周形成4个L型的安装面；该光纤陀螺仪还包括电路模块(7)、系统光源、耦合器、Y波导和共用光源的双轴光纤，双轴光纤分别绕装在外嵌光纤环(5)和内嵌光纤环(6)上，电路模块(7)、系统光源、耦合器和Y波导均安装在L型的安装面上。2.根据权利要求1所述的微型双轴光纤陀螺仪，其特征在于，外壳包括外壳上盖(1)和外壳底座(2)，光纤环支架结构安装在外壳底座(2)上。3.根据权利要求2所述的微型双轴光纤陀螺仪，其特征在于，光纤环安装支架(3)包括外嵌光纤环安装面(31)、内嵌光纤环安装面(32)、凸台表面(33)、安装孔系(34)、安装结构(35)和安装面(36)；其中：凸台表面(33)设置在外嵌光纤环安装面(31)上；外嵌光纤环(5)从凸台表面(33)的方向穿过，并通过粘连剂固定在外嵌光纤环安装面(31)上；内嵌光纤环安装面(32)与外嵌光纤环安装面(31)相互垂直，内嵌光纤环(6)塞入光纤环安装支架(3)内部，并通过粘连剂固定在内嵌光纤环安装面(32)上；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琛，杜石鹏，施怡红，陶新，杨聪，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶重工集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42