一种用于光纤陀螺的光纤环圈制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于光纤陀螺的光纤环圈，包括有传感骨架和绕制在传感骨架上的保偏光纤，其特征在于所述的保偏光纤为保偏光纤带，所述的保偏光纤带由２×ｎ根保偏光纤并列粘接而成，ｎ为１，２，３…，构成芯数２×ｎ的保偏光纤带，绕制后的保偏光纤带两个端头中相邻光纤的首尾熔融相接，第一根光纤的首端和最后一根光纤的尾端分别作为光纤环圈的输入端和输出端。本实用新型专利技术可以极大的改善光纤环圈的绕制质量和绕制速度，提高光纤环圈的性能指标和绕制效率，改善绕环光纤的几何控制精度和温度性能，使光纤环圈的温度稳定性和光纤环圈的精度指标得到提高；本实用新型专利技术简化了光纤环圈的绕制工艺，绕制方式简单可靠，重复性好，也提高了绕制效率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于光纤陀螺的光纤环圈，属于光纤陀螺

技术介绍
光纤陀螺诞生于1976年，是利用光纤传感技术测量空间惯性转动速率的一种新 型传感器，目前已发展成为惯性
具有划时代特征的新型主流仪表，它与通常使用 的机械陀螺和近年来开发的激光陀螺相比，适用范围更大，且成本低，体积小，重量轻。光纤 陀螺的应用前景十分广阔，它不仅用于飞机、船舶的导航，导弹制导，宇宙飞船的高精度姿 势控制，而且在民用上还可以应用于高级轿车的导向，以及机器人和自动化控制系统等等。光纤环圈是光纤陀螺的传感元件，对它的基本要求是消光比要大，互易性要好。如 何绕制高质量的光纤环圈，对光纤陀螺的研制十分重要，其绕制方法有多种，比如螺旋绕 法、四极绕法、反四极绕法、八极绕法等等。这么多种绕法的核心就是为了实现光纤环圈的 互易性，抑制shupe效应。^H^^lJ US5848213, Low shupe bias fiber optic rotation sensor coil, 示了一种使用并带光纤绕制环圈的方法即使用并带光纤进行绕环，将并带的头子按照一 定顺序熔接在一起，绕环后形成环圈。这样可以保证绕环的时候光纤都是平行的。这种方 法在环圈绕制的过程中，增加了许多的光纤熔接接头，会导致传感线圈的性能不稳定。同时 使用这种方法绕制光纤线圈，并没有很好的办法来保证两个旋转方向的互易性，对光纤线 圈的温度稳定性没有很好的改善。其他相关的国内外专利主要涉及如何在光纤环圈的固定胶中加入银粉、碳粉等材 料以改善环圈的温度传导性能、或者使用不同的绕制方法以改善环圈的温度稳定性。根据 多年的研究和试验证明，使用四极绕法的光纤环圈在温度稳定性方面的性能是最为优良 的，因此当前的陀螺用光纤环圈均使用四极绕法，其他的绕制方法鲜有使用。但是由于圆柱 形光纤的形态所限，光纤环圈在绕制过程中的张力控制、光纤错位、长度对称性控制均存在 许多困难，使得最终绕制的光纤环圈质量难以达到较好的一致性和稳定性，影响了光纤陀 螺产品的批量化生产。因此改善光纤环圈的性能是当前光纤陀螺研制的关键之一。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种 能改善光纤环圈的应力和温度敏感性，提高其制作工艺和精度指标的用于光纤陀螺的光纤 环圈。本技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为包括有传感骨架和绕制 在传感骨架上的保偏光纤，其特征在于所述的保偏光纤为保偏光纤带，所述的保偏光纤带 由2 X η根保偏光纤并列粘接而成，η为1，2，3···，构成芯数2 X η的保偏光纤带，绕制后的保 偏光纤带两个端头中相邻光纤的首尾熔融相接，第一根光纤的首端和最后一根光纤的尾端 分别作为光纤环圈的输入端和输出端。按上述方案，所述的保偏光纤带由2根或4根保偏光纤并列粘接而成，构成2芯或 4芯保偏光纤带。按上述方案，所述的保偏光纤带由保偏光纤通过粘接剂并经紫外固化而成；粘接 剂为树脂，树脂的热膨胀系数在光纤环圈的使用温度范围内与温度变化呈线性关系。按上述方案，所述的保偏光纤为熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤、椭圆包层型保 偏光纤、椭圆纤芯型保偏光纤或光子晶体型保偏光纤。按上述方案，所述的保偏光纤带绕制在传感骨架上的方式为四极绕法、螺旋绕法、 反四极绕法或八极绕法。按上述方案，所述的绕制在传感骨架上的各层保偏光纤带，每层保偏光纤带紧密 并列，上下层保偏光纤带对应各圈上下对齐。按上述方案，所述的保偏光纤带为2芯保偏光纤带，用四极绕法绕制在传感骨架 上，即将保偏光纤带长度上均分为二，取中点将保偏光纤带划分成左、右两段，先将左段从 光纤带中点开始在传感骨架上从左到右绕制第一层环圈，然后将右段从光纤带中点始在传 感骨架上从左到右绕制第二层环圈，再从右到左绕制第三层环圈，继而将左段光纤带在传 感骨架上从右到左绕制第四层环圈，再从左到右绕制第五层环圈，每绕制两层左、右段相互 交替，直至绕制完所设计的匝数，其中最后一层由左段光纤带从右到左绕制而成，使得左、 右段光纤带在传感骨架上的绕制匝数相等；将左、右段光纤带两端端头的光纤分开，然后将 左段端头的一根光纤与右段端头的另一根光纤熔融连接，并将连接完成的光纤使用固化胶 固定在光纤环圈表面，余下的两根光纤端头作为光纤环圈的输入段和输出端。上述描述中， 左、右可对应互换。按上述方案，绕制在传感骨架上的光纤带由固化胶粘接定位。本技术的的有益效果在于1、减少需要绕制光纤的长度当使用2Xn芯数的 保偏光纤带时，所需绕制的光纤带长度只有环圈要求的光纤长度的1Λ2ΧΠ)。由于光纤 环圈一般使用四极绕法，对所绕制光纤的应力控制、位置控制要求极为严格，因此缩短光纤 长度可以极大的改善光纤环圈的绕制质量和绕制速度，提高光纤环圈的性能指标和绕制效 率；并且本技术具有较好的长度对称性，使得最终绕制的光纤环圈质量达到较好的一 致性和稳定性，2、改善绕制光纤的控制精度由于光纤圆柱形结构的特点，在光纤环圈的绕 制过程中，上层光纤只能位于下层光纤的间隙，就是上层光纤位于下层光纤形成的V型凹 槽中并存在一个过渡交叉点，如图2所示。在这个交叉点位置，光纤有搭接，应力的控制比 较困难。而使用本技术的保偏光纤带，上下层光纤可以平行层叠，每层表面光滑平整， 有效的避免了单根光纤绕制存在的交叉点问题。因此本技术提出的保偏光纤带，可以 改善绕环光纤的几何控制精度，进一步提高光纤环圈的性能指标；3、改善光纤环圈的温度 性能使用本技术的保偏光纤带，由于绕制过程控制稳定，光纤带之间上下平行稳定搭 接，因此在光纤环圈的制作中，可以极大地减少固化胶的使用，由于固化胶在光纤环圈的使 用温度范围内不可避免的存在热膨胀问题，会对光纤环圈的温度稳定性产生较大的影响， 因此减少固化胶的使用可以有效改善光纤环圈的温度稳定性，提高光纤环圈的精度指标； 4、简化了光纤环圈的绕制工艺，绕制方式简单可靠，重复性好，也提高了绕制效率。附图说明图1为理想四极绕法光纤排列示意图，图中1为单根光纤，2、3分别为单根光纤的 两个端头，也为光纤环圈的输入输出端。图2为现有实际单根光纤四极绕法光纤排列示意图，图中4为同层相邻光纤形成 的V型凹槽，5为分布于绕制光纤之间的固化胶。图3为本技术双芯保偏光纤带结构示意图。图4为本技术四芯保偏光纤带结构示意图。图5为本技术光纤带分段示意图(以中点对称分绕于两个分纤盘)。图6为本技术一个实施例中从光纤带中点开始的四极绕法绕制示意图。图7为本技术2芯光纤带四极绕制线圈局部排列示意图。图8为本技术2芯保偏光纤带光纤环圈整体剖视结构示意图。具体实施方式下面通过附图进一步说明本技术的实施例。实施例1 将2根相同类型的保偏光纤1用树脂并列粘接经紫外固化制成双芯保偏光纤带6，制 备好双芯(2芯)保偏光纤带后，将光纤盘上的光纤带分一半到另一个相同的光纤盘上，从而得 到这一根并带光纤带的中点9，这个中点就是在绕制环圈时所需要的对称中点，线圈的绕制从 这个中点开始。采用四极绕法，从对称中点开始，依次将两个分纤盘上的光纤带绕制到传感骨 架10上，图4和图5给出了四极绕法的关键步骤。双芯保偏光纤带6被均分成左、右两段分绕 于左、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圈，包括有传感骨架和绕制在传感骨架上的保偏光纤，其特征在于所述的保偏光纤为保偏光纤带，所述的保偏光纤带由２×ｎ根保偏光纤并列粘接而成，ｎ为１，２，３…，构成芯数２×ｎ的保偏光纤带，绕制后的保偏光纤带两个端头中相邻光纤的首尾熔融相接，第一根光纤的首端和最后一根光纤的尾端分别作为光纤环圈的输入端和输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：皮亚斌，
申请(专利权)人：皮亚斌，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]