CN101949700A - 一种激光陀螺腔长控制反射镜组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光陀螺腔长控制反射镜组件，其包括驱动支架、轴向变形筋片、反射镜基体。其中，所述反射镜基体、驱动支架、轴向变形筋片由零膨胀系数的微晶玻璃材料制成，所述反射镜基体和驱动支架均为上下端开槽的轴对称圆柱体结构，二者的形状尺寸一致，所述驱动支架和反射镜基体由轴向变形筋片连接固定，且三者共轴，所述反射镜基体中心柱下端面镀有若干层介质膜，用于反射激光陀螺谐振腔内光束，所述驱动支架的临近其上端面处设有薄筋片，该薄筋片的上、下面均连接固定有环形压电陶瓷片。本发明提高了腔长控制反射镜的抗歪斜扭偏能力和微位移效率，具有较强的环境适应性，又兼顾了生产成本控制，具有较大实际应用价值。

Description

一种激光陀螺腔长控制反射镜组件

技术领域

本发明属于激光陀螺技术，涉及一种激光陀螺腔长控制反射镜组件。

背景技术

激光陀螺是基于Sagnac效应，依靠测量谐振腔内正、反两束激光的频差来测量载体相对于惯性空间的转角。激光陀螺因其瞬时启动、抗冲击振动等优点，是目前捷联惯性导航系统的首选惯性传感器，已大量应用于军事和民用领域。

高低温是影响激光陀螺性能的主要因素之一，制约着激光陀螺的应用，在激光陀螺中配置腔长控制镜，可以补偿由于温度变化引起的激光陀螺谐振腔腔长的变化，使得谐振腔腔长保持恒定。

请参阅图1，其是一种现有技术激光陀螺抓卡式腔长控制反射镜组件的半剖图。所述抓卡式腔长控制反射镜组件由环槽形薄筋结构槽片1、筋片2、抓卡支架3、压电陶瓷片5和丝杆6组成。其中，所述环槽形薄筋结构槽片1嵌设在抓卡支架3内，且筋片2贴在环槽形薄筋结构槽片1的外底部，压电陶瓷片设置在环槽形薄筋结构槽片1的薄筋环面7的上下两侧，而丝杆6顶部通过抓卡支架3中心孔的螺纹压在筋片2上。

该结构卡式腔长控制反射镜组件的抓卡支架3和丝杆6为金属材料，膨胀系数较高，而槽形薄筋结构槽片1和筋片2为零膨胀材料的微晶玻璃材料，当环境温度变化时，由于膨胀系数差异，将造成附加应力，使得压电陶瓷的位移效率降低，如果应力不对称，将引起槽形薄筋结构槽片1的反射面产生附加歪斜扭偏，因此受温差影响大。而且金属抓卡支架3虽然设计了薄筋环面7，使其在压电陶瓷片5作用下易产生形变，但由于支架金属材料自身的热膨胀影响，会抵消压电陶瓷片5的部份压电效应，降低腔长控制反射镜组件的形变效率。另外，丝杆6顶部会沿轴向移动，在振动环境下容易导致丝杆6顶部压力卸载，从而失去反射镜腔长微位移补偿作用，甚至因导致丝杆6顶部撞击，导致筋片2接触面破碎，因此可靠性欠佳。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有技术激光陀螺腔长控制反射镜组件受温差影响大，热膨胀不匹配导致的应力、振动环境下可靠性较低的问题，本发明提供了一种具有较高抗歪斜扭偏能力和微位移效率，可靠性较佳的激光陀螺腔长控制反射镜组件。

本发明的技术方案是：一种激光陀螺腔长控制反射镜组件，其包括驱动支架、轴向变形筋片、反射镜基体，其中，所述反射镜基体、驱动支架、轴向变形筋片由零膨胀系数的微晶玻璃材料制成，所述反射镜基体和驱动支架均为上下端开槽的轴对称圆柱体结构，二者的形状尺寸一直，且各自中心柱与环形圆柱体的上、下端面均在同一个平面内，所述驱动支架和反射镜基体由轴向变形筋片连接固定，且三者共轴，所述反射镜基体中心柱下端面镀有若干层介质膜，用于反射激光陀螺谐振腔内光束，所述驱动支架的临近其上端面处设有薄筋片，该薄筋片的上、下面均连接固定有环形压电陶瓷片。

所述驱动支架和反射镜基体的环形圆柱体侧壁均设置有出气孔。

所述轴向变形筋片上端面和下端面通过粘接的方式分别与驱动支架下端面和反射镜基体上端面连接固定。

本发明的有益效果是：本发明激光陀螺腔长控制反射镜组件为中心对称结构，其零件驱动支架、轴向变形筋片、反射基体均由微晶玻璃材料制成，且三者共轴。除压电陶瓷外，所述反射镜组件由同种材料制成，解决了不同材料因热膨胀系数不同引起的问题，特别是采用零膨胀的微晶玻璃材料，实现了热膨胀引起的应力最小，极大提高了抗歪斜扭偏能力。同时发射镜组件的装配连接位置在轴向中心位置，消除了装配应力对驱动支架和反射镜基体上的薄筋片的影响，同时，因为整个组件全部为固定约束，增强了抗振动能力。驱动支架和反射基体结构、尺寸完全相同，差别之处仅在于中心柱是否镀膜，本质上为同一基体，加工一致性较好，适合批量生产。因此本发明提高了腔长控制反射镜的抗歪斜扭偏能力和微位移效率，又兼顾了生产成本控制，具有较强的环境适应性，本发明安装简单易行，对激光陀螺提高精度、实现工程化应用具有重要的意义。

附图说明

图1是其是一种现有技术激光陀螺抓卡式腔长控制反射镜组件的半剖图；

图2是本发明激光陀螺腔长控制反射镜组件一较佳实施方式的结构示意图；

其中，1-环槽形薄筋结构槽片、2-筋片、3-抓卡支架、5-压电陶瓷片、6-丝杆、7-薄筋环面、8-驱动支架、9-出气孔、10-轴向变形筋片、11-反射镜基体、12-介质膜、13-薄筋片、14-中心柱端面、15-环形压电陶瓷片。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：

请参阅图2，其是本发明激光陀螺腔长控制反射镜组件一较佳实施方式的结构示意图。本实施方式中，所述激光陀螺腔长控制反射镜组件包括驱动支架8、出气孔9、轴向变形筋片10、反射镜基体11。其中，所述反射镜基体11由零膨胀系数的微晶玻璃材料制成(如Zerodur)，为上下端开槽的轴对称圆柱体结构，其中心柱与环形圆柱体的上、下端面均在同一个平面内，中心柱下端面镀有若干层介质膜12，用于反射激光陀螺谐振腔内光束。所述轴向变形筋片10也用微晶玻璃材料制成，为与反射镜基体11外径相同的薄片，该轴向变形筋片10下端面与反射镜基体11的上端面以胶粘等方法连接固定，且其轴心与反射镜基体11的轴心重合。

所述驱动支架8为上下端开槽的轴对称圆柱体结构，其中心柱与环形圆柱体的上、下端面均在同一个平面内，且材料也为零膨胀系数的微晶玻璃，且外形尺寸与反射镜基体11相同。所述驱动支架8的中心柱与环形圆柱体的下端面通过胶粘等方式与轴向变形筋片10的上端面连接固定，且其轴心与反射镜基体11的轴心重合，即驱动支架8、轴向变形筋片10以及反射镜基体11三者共轴。另外，所述驱动支架8的临近其上端面处设有一薄筋片13，该薄筋片13的上、下面均连接固定有环形压电陶瓷片15。同时，所述驱动支架8和反射镜基体11的环形圆柱体侧壁均设置有出气孔9，以使环槽内的气压与环境气压相一致。

发明的腔长控制反射镜组件在压电效应作用下，驱动支架8上表面的压电陶瓷沿径向收缩(或扩张)，下表面的压电陶瓷沿径向扩张(或收缩)，从而导致驱动支架8的薄筋片13向下(或向上)弯曲，带动中心柱端面14向下(或向上)微位移。再通过轴向变形筋片10、反射镜基体11中心柱传递到介质膜反射面12，从而引起反射面12向下(或向上)微位移，从而实现对激光陀螺谐振腔腔长的调节作用。

由于驱动支架、轴向变形筋片、反射镜基体均由同种材料的零膨胀系数的微晶玻璃制成，因此温差变化大时，热膨胀应力匹配一致，不容易发生附加歪斜扭偏，而且驱动支架和反射镜基体通过轴向变形筋片粘合固定，三者共轴，结构稳定，可靠性较高，能在较大温差和振动环境下保持稳定，具有较强的环境适应性。而且本发明兼顾了生产成本控制，安装简单易行，对激光陀螺提高精度、实现工程化应用具有重要的意义。

Claims (3)

1.一种激光陀螺腔长控制反射镜组件，其特征在于：包括驱动支架(8)、轴向变形筋片(10)、反射镜基体(11)，其中，所述反射镜基体(11)、驱动支架(8)、轴向变形筋片(10)由零膨胀系数的微晶玻璃材料制成，所述反射镜基体(11)和驱动支架(8)均为上下端开槽的轴对称圆柱体结构，二者的形状尺寸一直，且各自中心柱与环形圆柱体的上、下端面均在同一个平面内，所述驱动支架和反射镜基体由轴向变形筋片连接固定，且三者共轴，所述反射镜基体中心柱下端面镀有若干层介质膜(12)，用于反射激光陀螺谐振腔内光束，所述驱动支架(8)的临近其上端面处设有薄筋片(13)，该薄筋片(13)的上、下面均连接固定有环形压电陶瓷片(15)。

2.根据权利要求1所述的激光陀螺腔长控制反射镜组件，其特征在于：所述驱动支架(8)和反射镜基体的环形圆柱体侧壁均设置有出气孔(9)。

3.根据权利要求2所述的激光陀螺腔长控制反射镜组件，其特征在于：所述轴向变形筋片(10)上端面和下端面通过粘接的方式分别与驱动支架(8)下端面和反射镜基体(11)上端面连接固定。

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