[发明专利]一种光纤环采用双环设计的光纤陀螺

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感、光纤陀螺、绕纤技术、热分析领域，尤其涉及适用于温度条件苛刻的一种光纤环采用双环设计的光纤陀螺。

背景技术

光纤陀螺是一种基于萨格奈克效应的新一代的角速度传感器。较传统的机械式转子陀螺，光纤陀螺具有全固态、启动时间短、无转动部件、寿命长、结构简单等优点，基于此光纤陀螺已成为惯性领域需求的主流仪器。因此，进一步提高光纤陀螺精度和可靠性，对惯性器件领域至关重要。而光纤陀螺的精度和可靠性极大的依赖于其重要组成部分光纤环的性能及可靠性。在光纤中，温度的变化能导致折射率、长度、侧压力的变化，这些依次会影响光纤中光传播的相位。这种效应对光纤陀螺非常不利。因此必须采取相关技术手段来抑制温度引起的漂移。通常情况下会采用改进光纤环的绕制技术、算法补偿等手段来降低温度效应引起的光纤陀螺漂移。这些措施虽然在一定程度上抑制了温度漂移，但效果不太理想。单个光纤环采用复杂的绕环工艺理论上能实现光纤中点两侧的热扰动相同，但实际绕制几乎无法实现，智能算法在离线情况下虽然能够很好的温漂补偿，但是数据量大实时性太差几乎无法使用。

从温度对光纤环影响机理分析，难点主要在于要在一个光纤环上实现中点两侧光纤空间对称，同时又要实现光纤环温度分布对称。如果能将此两种因素分离开，那么温度对光纤环的影响将迎刃而解。

发明内容

本发明的目的是提供一种温度稳定性强的，光纤环采用双环设计的光纤陀螺。

一种光纤环采用双环设计的光纤陀螺，包括光源、光电探测器、光纤耦合器、信号处理器、光学调制器和干涉部件，

干涉部件包括两个光纤环和隔热装置，隔热装置包括内腔和外腔，内腔和外腔上下之间安装有硬质绝缘圈，内腔内安装有导热槽，两个光纤环对称安装在导热槽的两侧，导热槽上开有小孔，两个光纤环相对应的一端拼接并且拼接点位于导热槽的小孔处，两个光纤环的引出端从导热槽上的其他小孔引出，分别穿过内腔和外腔，一个光纤环的引出端和光学调制器的第一输出端相连，另一个光纤环的引出端和光学调制器的第二输出端相连，密封导热槽上的小孔，密封内腔和外腔。

本发明一种光纤环采用双环设计的光纤陀螺，还可以包括：

光源发出的光通过光纤耦合器分成两束光，一束光通过光学调制器的输入端，另一束光被衰减；光学调制器将接收的光进行调制后由第一输出端和第二输出端分别输出到干涉部件的两个光纤环进行传输后，返回到光学调制器，通过光纤耦合器传送给光电探测器，光电探测器根据接收的信号，测量出对应两个光纤环的干涉光的频率差，传送给信号处理器得到载体的角速度。

有益效果：

本发明所用的光纤环是有两个几何参数和绕法相同的小光纤环采用背靠背的方式拼接而成，拼接点即为传统单个光纤环光纤的中点，能够真正实现光纤环中点两侧光纤环圈空间上对称，同时设计一个隔热装置保证光纤环中点两侧每一环圈温度分布对称且同一环圈温度相同，从而解决温度分布对称性问题。因此，采用两个光纤环和与之配套的隔热装置能够解决光纤陀螺的温度漂移问题。

附图说明

图1是本发明基于双环法光纤陀螺组成；

图2是本发明基于双环法的隔热装置设计示意图；

图3是本发明的两个光纤环采用柱形绕法示意图；

图4是本发明的两个光纤环采用四极对称绕法示意图；

图5是本发明干涉部件在不同时间下截面仿真意图；图5(a)为10分钟时的仿真图，图5(b)为100分钟时的仿真图，图5(c)为200分钟时的仿真图，图5(d)为260分钟时的仿真图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明的目的在于提供一种具有较好的温度稳定性，且适用于批量化生产的光纤陀螺器件。

本发明的目的是这样实现的：