[发明专利]一种用于光纤陀螺的光纤环圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光纤陀螺的光纤环圈，属于光纤陀螺技术领域。

背景技术

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技术领域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。

美国专利US5848213，Low shupe bias fiber optic rotation sensor coil，揭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。

发明内容

本发明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。

本发明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×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。

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。