[发明专利]一种用于超高精度光纤陀螺的交叉十六极对称绕环方法

说明书

本发明公开了一种用于超高精度光纤陀螺的交叉十六极对称绕环方法，绕制得到的光纤环圈，关于光纤环圈厚度中心位置对称的两侧线圈中每层均含有长度相等的正反向光纤，每十六层中两侧线圈为相反的十六极对称排列，与现有的四极对称绕法、八极对称绕法、十六极对称绕法以及交叉四极对称绕法相比，可以进一步提高光纤环内部空间的对称性，保证传输光波几何光程的对称性，提高光纤环圈在径向、轴向以及环内部立体空间的排纤对称性，并且，在温变条件下，不仅可以减小光纤环圈中产生的径向、轴向温度非互易相位误差，还能减小光纤环圈内部立体空间温度梯度引起的非互易相位误差，从而可以提高超高精度光纤陀螺的环境适应能力。

技术领域

本发明涉及光纤传感、光纤陀螺和绕纤技术领域，特别适用于温度条件苛刻的超高精度惯导技术领域，尤其涉及一种用于超高精度光纤陀螺的交叉十六极对称绕环方法。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应与光纤传输原理的角速率传感器，它具有结构简单、启动时间短、动态范围宽、振动性能好和可靠性高等优点，已被广泛应用于航空、航天、航海和兵器装备等领域。

在精度要求越来越高的情况下，外界因素尤其是温度变化对光纤陀螺性能的影响不可忽视。光纤环圈作为敏感转动角速度的器件，是光纤陀螺的核心部件。在实际应用中，光纤环圈中沿顺时针方向和逆时针方向传输的光波之间的相位差，不仅受角速度的影响，温度的改变也会使两束光波之间产生“非互易”相位误差，从而影响光纤陀螺的传感精度。光纤环圈的精确绕制技术和对称绕法能够有效降低温度变化引起的非互易相位误差，因此，对光纤对称绕制技术进行研究与改进，是保证光纤陀螺具有超高精度与超高稳定性的关键。

目前，高精度光纤陀螺用光纤环圈的绕制方法，多采用四极对称绕法(即四层为一排纤周期，如图1所示)、八极对称绕法(即八层为一排纤周期，如图2所示)、十六极对称绕法(即十六层为一排纤周期，如图3所示)以及交叉四极对称绕法(即四层为一周期，每层包括正反方向缠绕的光纤，两部分互为反四极，如图4所示)。上述对称缠绕方法虽然在光纤长度上实现了光路的互易性，但对于超高精度光纤陀螺来说，如图5所示，光纤环圈1采用脱骨架型，使用时需要将光纤环圈1通过粘接胶2固定于结构件3上，用于敏感转速的光纤环圈1长达10km，层数超过60层，温变环境在光纤环圈1的内部将产生更加复杂的立体空间温度梯度，会导致沿顺时针方向和逆时针方向传输的两束光波在温度调制下产生非互易相位误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于超高精度光纤陀螺的交叉十六极对称绕环方法，用以降低超高精度光纤环圈内部复杂的立体空间温度梯度引起的非互易相位误差，实现超高精度光纤陀螺精度的长期稳定。

因此，本发明提供了一种用于超高精度光纤陀螺的交叉十六极对称绕环方法，包括如下步骤：

S1：将待绕光纤绕制到A分纤环和B分纤环上；其中，所述A分纤环和所述B分纤环上的光纤长度相等且为一整根光纤；

S2：安装光纤环圈工装卡具，对所述光纤环圈工装卡具进行清洁；

S3：将所述A分纤环、所述B分纤环和所述光纤环圈工装卡具固定在光纤绕环机上；

S4：从所述光纤环圈工装卡具的一侧开始所述A分纤环上的光纤的缠绕，起绕点为整根光纤的中点，缠绕n圈后停止缠绕；其中，n为整数；

S5：在第1层A分纤环上光纤的上方，沿第1层排纤方向开始所述B分纤环上的光纤的缠绕，起绕点为整根光纤的中点，缠绕n圈后，将所述B分纤环上的光纤跃迁至第1层，紧挨第1层A分纤环上光纤的第n圈继续进行缠绕，缠绕n圈后停止缠绕；

S6：将所述A分纤环上的光纤交叉跨越到第2层，紧挨第2层B分纤环上光纤的第n圈开始缠绕，缠绕n圈后，将所述A分纤环上的光纤跃迁至第3层，在第2层A分纤环上光纤的上方，沿第2层排纤的反方向进行第3层的缠绕，缠绕n圈后停止缠绕；