[发明专利]一种嵌入式微小型单轴光纤陀螺有效

专利信息
申请号: 201810393167.7 申请日: 2018-04-27
公开(公告)号: CN108931239B 公开(公告)日: 2021-11-30
发明(设计)人: 杨聪;张琛;王盛;段威 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)
主分类号: G01C19/66 分类号: G01C19/66
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人: 许美红
地址: 430223 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 嵌入 式微 小型 光纤 陀螺
【说明书】:

发明公开了一种嵌入式微小型单轴光纤陀螺,包括圆柱体的外壳和骨架,外壳内部结构分为三层结构;三层结构包括上层的信号处理板装配层,中层的光学器件装配层,以及下层的光源部分;光学器件装配层包括集成Y波导、耦合器、探测器和光纤环圈;光源部分包括超辐射发光光源和光源驱动板;环形环圈以四极对称绕法紧密绕制于骨架上;超辐射发光光源的输出端光纤穿过骨架,与位于中层的耦合器相连;探测器的信号引脚穿过光学器件装配层与信号处理板装配层中的信号处理板相连;信号处理板上设置有陀螺数字闭环控制电路。本发明实现了陀螺光路部分和电路部分的分离,整体设备整体空间得到极大的利用,同时沉入的陀螺部分极大的有利于陀螺的散热。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺惯性仪表领域,尤其涉及一种嵌入式微小型单轴光纤陀螺。

背景技术

光纤陀螺作为惯性技术的核心器件之一,各种场合适用的光纤陀螺不断研制成功,且已广泛应用于战术导弹、伺服控制等系统。高精度和小型化是光纤陀螺的两个发展方向,前者是其战略意义上的需求,后者则主要体现在产业价值上。向体积小、高度集成、价格便宜、结构更牢固的嵌入式微型方向发展,为战术级应用提供坚固、廉价的惯性传感器对光纤陀螺的产业化发展。目前,世界上的光纤陀螺已在多个精度层次上得到发展,并广泛应用于海、陆、空、天等领域。在国内,光纤陀螺已成为0.01°/s到0.015°/h首选的角速度测量器件,大量应用于铁轨测量、石油钻井、伺服跟踪、姿态控制、制导武器等领域。相比于以俄罗斯VG系列为代表的开环光纤陀螺产品,数字闭环光纤陀螺在动态范围、线性度、寿命和工程化水平等方面具有绝对的优势。

微小型化光纤陀螺面临设计和工程化上的双重困难,追求体积小、重量轻势必导致光纤陀螺敏感核心的光纤环圈规格变小,随之直接影响光纤陀螺的设计性能降低;同时,在极小体积下的光纤陀螺如何设计其光学部分、电路部分装配在结构上是决定陀螺的可靠性和工程化难易程度的关键。满足飞机吊舱、机器人平台、车载传感等应用场合的精度较高、体积小、重量轻的微小型光纤陀螺开发具有实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中光纤陀螺小型化设计难度大的缺陷,提供一种嵌入式微小型单轴光纤陀螺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

本发明提供一种嵌入式微小型单轴光纤陀螺,该光纤陀螺包括圆柱体的外壳和骨架,骨架设置在外壳内部,且外壳内部结构分为三层结构;三层结构包括上层的信号处理板装配层,中层的光学器件装配层,以及下层的光源部分;光学器件装配层包括集成Y波导、耦合器、探测器和光纤环圈;光源部分包括超辐射发光光源和光源驱动板;其中:

环形环圈以四极对称绕法紧密绕制于骨架上;超辐射发光光源的输出端光纤穿过骨架,与位于中层的耦合器相连;超辐射发光光源的光波信号接入耦合器中,耦合器的输出端与集成Y波导的单端输入相连,集成Y波导的双端输出与光纤环圈的两条输入端对轴连接;光波信号通过光纤环圈后发生干涉,干涉返回的光波信号经过耦合器后进入探测器;探测器的信号引脚穿过光学器件装配层与信号处理板装配层中的信号处理板相连;信号处理板上设置有陀螺数字闭环控制电路,陀螺数字闭环控制电路用于对探测器的输出信号进行检测。

进一步地,本发明的骨架上设置有U型槽,光纤环圈的尾纤穿过U型槽与集成Y波导相连。

进一步地,本发明的骨架上设置有斜口槽,超辐射发光光源的输出端光纤穿过骨架上的斜口槽与耦合器相连。

进一步地,本发明的光源驱动板通过精密恒流源提供超辐射发光光源的管芯的恒定注入电流,同时用致冷电路对超辐射发光光源的管芯进行温控,并通过精密参考源、场效应管、精密电阻实现超辐射发光光源的恒流驱动。

进一步地,本发明的外壳底部预先挖出一个圆柱形凹槽,下层的光源部分沉入安装在该圆柱形凹槽内部。

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