光纤陀螺的环圈尾纤补偿方法和纤长补偿器技术

本发明专利技术公开了光纤陀螺的环圈尾纤补偿方法和纤长补偿器。本发明专利技术通过将纤长补偿器固定在光纤陀螺的环圈尾纤，其中所述纤长补偿器包括外围纤圈和可实现伸缩变形的扩缩轴芯；并在检测到光纤陀螺的输出存在漂移时，通过调整所述纤长补偿器的扩缩轴芯的线胀系数改变所述纤长补偿器的外围纤圈长度；从而实现了对所述光纤陀螺的环圈尾纤的补偿，并解决了光纤陀螺的尾纤在线调整精确度低的问题。的尾纤在线调整精确度低的问题。的尾纤在线调整精确度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
光纤陀螺的环圈尾纤补偿方法和纤长补偿器


[0001]本专利技术涉及光纤陀螺领域，尤其涉及一种光纤陀螺的环圈尾纤补偿方法和纤长补偿器。

技术介绍

[0002]与传统的机电陀螺相比，从结构上看，作为全固态惯性仪表的光纤陀螺无运动部件和磨损部件；从性能上看，光纤陀螺具有成本低、寿命长、重量轻、体积小、动态范围大、精度应用覆盖面广、抗电磁干扰、无加速度引起的漂移、结构设计灵活和应用范围广等优点。
[0003]光纤陀螺包括光纤环圈，光纤环圈包括光纤尾纤。光纤尾纤的性能参数会直接影响光纤陀螺最后的漂移性能。光纤尾纤的长度是光纤尾纤的重要参数，通过调整光纤尾纤的长度可改变光纤陀螺的环圈的等效中点，当光纤陀螺的环圈的等效中点位于光纤陀螺的对称中心时，光纤陀螺的等效环圈不存在 Shupe 误差，但是目前光纤陀螺的尾纤长度是通过试验剪尾纤的方式确定，该方式具有一定的盲目性和试探性，即便取得较好的结果也会费时、精度不高，难于工艺推广。因此需要找到一种在线对光纤陀螺的环圈尾纤长度进行补偿的方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种光纤陀螺的环圈尾纤补偿方法及纤长补偿器，解决了现有光纤陀螺的尾纤在线调整精确度低的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种光纤陀螺的环圈尾纤补偿方法，所述方法包括：将纤长补偿器固定在光纤陀螺的环圈尾纤，所述纤长补偿器包括外围纤圈和可实现伸缩变形的扩缩轴芯；在检测到光纤陀螺的输出存在漂移时，通过调整所述纤长补偿器的扩缩轴芯的线胀系数改变所述纤长补偿器的外围纤圈长度，从而实现对所述光纤陀螺的环圈尾纤的补偿。
[0006]第二方面，本专利技术提供了一种纤长补偿器，该纤长补偿器包括外围纤圈和扩缩轴芯，所述扩缩轴芯由可实现伸缩变形的材料构成，以通过所述扩缩轴芯的伸缩变形对所述纤长补偿器的外围纤圈长度进行补偿。
[0007]本专利技术提供的技术方案，通过将纤长补偿器固定在光纤陀螺的环圈尾纤，所述纤长补偿器包括外围纤圈和可实现伸缩变形的扩缩轴芯；在检测到光纤陀螺的输出存在漂移时， 通过调整所述纤长补偿器的扩缩轴芯的线胀系数改变所述纤长补偿器的外围纤圈长度，从而实现对所述光纤陀螺的环圈尾纤的补偿，从而解决了光纤陀螺的尾纤在线调整精确度低的问题。
附图说明
[0008]图 1A
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1B 为本专利技术实施例提供的光纤陀螺的环圈对称度示意图。
[0009]图 2 为本专利技术实施例提供的光纤陀螺的环圈尾纤补偿方法的流程图。
[0010]图 3 为本专利技术实施例提供的干涉仪的结构示意图。
[0011]图 4 为本专利技术实施例提供的纤长补偿器的结构示意图。
[0012]图 5 为本专利技术实施例提供的纤长补偿器的胶体溶液对应的线胀系数与温度之间关系图。
[0013]图 6 为本申请实施例提供的纤长补偿器的胶体溶液对应的线胀系数与紫外光功率之间关系图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0015]另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作（或步骤）描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
[0016]光纤陀螺的光纤环圈的性能直接影响光纤陀螺的精度。当光纤环圈所处的环境因素发生变化时，在光纤环圈中互为反向传播的两束光波将产生非互易性相位差，这种非互易性相移与角速度引起的萨格奈克（Sagnac）相移在解调过程中不可分离，直接影响光纤环圈的敏感角速度的准确性。造成上述非互易性相位差的原因是光纤环圈内部存在应力分布不对称性引起的光纤环圈相移变化。
[0017]随着光纤陀螺的光纤环圈绕制工艺的不断成熟，其内部的应力分布的对称性以及应力分布的均匀性日渐提高，但光纤环圈的尾纤处理仍然需要正确和细致的工艺加以保证，以便获得更为优异的应用性能。然而，光纤陀螺的尾纤和波导熔接完毕通常需要施胶加以固定，以便满足后续振动和温变性能要求。行业共知，Shupe 误差公式表明，尾纤处于光纤环圈的末端，影响因子最大，对光纤陀螺最后的漂移性能影响至关重要。
[0018]图 1A
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1B 为本专利技术实施例提供的光纤陀螺的环圈对称度示意图。如图 1A 和 1B 所示，将光纤环圈视作为一个等效的黑箱模型，该黑箱模型包含输入端、输出端以及中间模型。如图 1A
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1B 所示，输入端为最外层纤长，输出端为最内层纤长，中间模型包括每一层纤长。从图 1A
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1B 中看，在光纤环圈中互为反向传播的两束光波将产生非互易性相位差， 这种非互易性相移与角速度引起的 Sagnac 相移在解调过程中不可分离，直接影响环圈的敏感角速度的准确性。造成上述非互易性误差的根本原因是光纤敏感环圈存在应力分布不对称，从而引起环圈相移发生变化。
[0019]随着光纤陀螺环圈绕制工艺的不断成熟，其环圈内部的不对称性以及应力分布均匀性日渐提高，但环圈的尾纤处理仍然需要正确和细致的工艺加以保证，以便获得更为优异的应用性能。然而，光纤陀螺尾纤和波导熔接完毕通常需要施胶加以固定，以便满足后续振动和温变性能要求。行业共知，Shupe 误差公式表明，环圈尾纤处于环圈的末端，影响因
子最大，对陀螺最后的漂移性能影响至关重要。可将环圈视作为一个等效的黑箱模型（见图1），模型包含输入、输出以及中间模型关系。
[0020]深入分析Shupe积分模型后我们会发现，由于光纤环圈可以根据位置和权重因子加以划分，判据是等效积分和。如果积分不为零，也就是说多极绕制等效Shupe误差不为零，如图1A所述，光纤环圈的等效对称中心并未位于对称中点，因此该光纤陀螺的输出为。无论光纤陀螺的输出是正或者负，都可以得到其等效中点位置。如图1所示，可以人为的通过改善最外层的纤长以及最外层绕制不对称性，进而改善最外层积分和，从而达到改变总的等效积分和，这样可以将最终环圈等效中点进行位置上的偏移，如果将新的等效中点移至对称中点（0位置），那么最后的等效环圈就没有Shupe误差。以上改变光纤纤长分布可以调整对称中心，从而降低Shupe误差的基本原理。
[0021]由于绕环过程通常是由里层向外层缠绕，特别是采用涂胶工艺通常对里层先刷胶固化后再进行外层的缠绕。上述工艺使得调整里层光纤变得复杂甚至是不可能。由此改变环圈外层缠绕，尤其是最后一层尾纤长度变得相对简单。如果单纯采用实验剪尾纤的方法，往往具有一定的盲目性和试探性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺的环圈尾纤长度补偿方法，其特征在于，包括：将纤长补偿器固定在光纤陀螺的环圈尾纤，所述纤长补偿器包括外围纤圈和可实现伸缩变形的扩缩轴芯；在检测到光纤陀螺的输出存在漂移时，调整所述纤长补偿器的扩缩轴芯的线胀系数以改变所述纤长补偿器的外围纤圈长度，从而实现对所述光纤陀螺的环圈尾纤长度的补偿。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扩缩轴芯由高弹性胶体构成；调整所述纤长补偿器的扩缩轴芯的线胀系数改变所述纤长补偿器的外围纤圈长度的步骤包括：通过变温线胀法调整所述扩缩轴芯的固化温度；在固化温度升高时，随着所述高弹性胶体的线胀系数增大，增长所述纤长补偿器的外围纤圈长度；在固化温度降低时，随着所述高弹性胶体的线胀系数减小，缩短所述纤长补偿器的外围纤圈长度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扩缩轴芯由紫外光固树脂构成；调整所述纤长补偿器的扩缩轴芯以改变所述纤长补偿器的外围纤圈长度的步骤包括：通过光固化法调整所述紫外光固树脂的线胀系数以改变所述纤长补偿器的外围纤圈长度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过光固化法调整所述紫外光固树脂的线胀系数以改变所述纤长补偿器的外围纤圈长度的步骤包括：利用在圆周方向上平均分布的紫外光照射所述紫外光固树脂，调整所述紫外光的功率和/或照射时间，改变所述紫外光固树脂的线胀系数以改变所述纤长补偿器的外围纤圈长度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扩缩轴芯的线胀系数与所述纤长补偿器的外围纤圈长度之间的关系为其中，为求变化量的微分算符，l为所述纤长补偿器调整后的外围纤圈长度，为所述纤长补偿器调整前的初始外围纤圈长度，t为对扩缩轴芯进行调节时的摄氏温度，为t...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伯晗，左文龙，罗巍，颜苗，吴晓乐，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：