CN102661750B - 一种光纤陀螺绕制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤陀螺绕制的方法,光纤陀螺相对惯性系有转动时,它能够测出转动的角速度。光纤陀螺由光纤缠绕在架子上形成转动敏感元件。光纤缠绕的方法对光纤陀螺的性能有直接的关系。本发明提出一种光纤陀螺的缠绕方法。为了实现优良的缠绕效果,本方法在光纤缠绕的过程中,在光纤由内部层到外部层前进的时候,填补预先成型的材料,引导光纤按照预定的路径和方向前进。提高光纤陀螺的电学性能和机械稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及光纤陀螺的光纤敏感环,具体是一种制作光纤陀螺转动敏感环的方法。
背景技术
干涉仪光纤陀螺包含两个主要的部分,一个是光学干涉仪,一个是光纤转动敏感环。来自光学干涉仪的光源的光,被分光器分成两路,加入光纤转动敏感环的两端。光纤转动敏感环相对惯性系有转动时,光纤转动敏感环的两束光产生相位差。这个相位差提供一个光纤转动敏感环测量转动速度的依据。与光纤转动敏感环相连的光学干涉仪和相关电路,获得这个相位差, 因此可以得到光纤转动敏感环相对惯性系的转动速度。为了不降低光纤转动敏感环相对惯性系的灵敏度,要求光纤的走向排列整齐,避免扭曲和折弯。
现有技术的描绘:
光纤陀螺的性能,依赖于光纤转动敏感环的缠绕技术。光纤转动敏感环由光纤在一个骨架缠绕多层形成。 理想的缠绕结果是,在一个缠绕好的光纤转动敏感环光中,光纤的行进方向,尽可能避免突然的弯曲和扭转。现有的光纤缠绕技术是把光纤按照一定次序,在内部一层的基础上,缠绕新的一层。从内部一层的最后一圈到外部一层的第一圈之间,不填充预先成型材料,仅仅在缠绕过程中,或者在缠绕完成以后,用液体胶水把空隙填满。通过填充胶水的办法,来把空隙填满,会产生一些缺点。 例如胶水的热膨胀系数与光纤是不一样的,对光纤陀螺的温度性能产生扰动。从内部一层的最后一圈到外部一层的第一圈之间,光纤行进方向的空间曲率半径,无法按照预定的设计精确分布。
发明内容
本发明的目的在于用预先成型的衬托物质,例如同样材料的光纤,加入到从内部一层的最后一圈到外部一层的第一圈之间光纤的底下。让工作光纤,沿着预先成型的衬托物质提供的路径和方向,从内部一层缠绕到外部一层的。
附图说明
图1 光纤缠绕剖面图
图2 光纤过渡中心简图
图3 填补楔块的。
具体实施方式
光纤陀螺由光纤缠绕在架子上形成转动敏感元件。骨架由核9和两个相对的边7和8组成。为了实现光路的互易性,光纤缠绕在骨架的方法,需要保持一定的对称性。一个实现做法,是在整个光纤中间的一点(C点)开始,把光纤分成两端(A端和B端)。C点对应图1中的点1。光纤的A端,从点1开始从骨架反面缠绕到点3,再从骨架正面缠绕到点2;然后沿着箭头10的方向这样一直进行,直到点6,再到点5,形成光纤的一个缠绕层。外部一层光纤缠绕层,按照预先的设计,可以是本层同端光纤缠绕到顶以后缠绕到外部一层,也可以是内部某一层另一端的光纤缠绕到外部一层。一个典型的光纤陀螺的光纤长度有1000米,缠绕在一个直径0.08米的核上,缠绕大约3500圈,形成大约100层。为了清楚的说明,在本文件中,我们用一个每层可以缠绕10圈的骨架来表示。
为了严格控制光纤的空间走向,本发明提出,用预先成型的衬托物质,加入到从内部某一层的最后一圈到外部一层的第一圈的光纤的底下。图1展示一个缠绕3层的光纤敏感环。图2展示从Z轴方向看过去的X-Y平面上光纤横截面中心的极坐标表示。光纤中横截面中心的任何一点,可以用三维极坐标 (r,θ,z) 表示。
r=r1 + A*θ, A = (r2 – r1 )/180
在同一层中,r是不变的。θ改变360度,Z改变一个光纤直径的长度。点a和b所在的圆代表第二层光纤。点c和d所在的圆代表第三层光纤。点b代表第二层光纤缠绕到骨架边的位置。假定接下来光纤从点b缠绕到第三层。 如果没有预先成型的衬托物质,光纤从点b行进到到第三层的位置点e,与光纤的缠绕拉力和方向有关,每次都有可能是不一样的。为了光纤行进方向的空间曲率半径,按照预定的设计精确分布,可以在点b到点e之间,预先放置预先成型的衬托物质。
一个实现预先成型的衬托物质,如图3所示点12与点b相连。衬托物质表面可以有一个凹槽11,使得缠绕的光纤准确的沿着这个凹槽行进。凹槽的空间曲率半径,可以是任何预定的分布。一个实现的分布是线性的,每个从内部层到外部层行进光纤的空间走向,都可以按照这个方法,做精确的设定。
Claims (2)
1.一个光纤陀螺的绕制方法,把光纤绕到一个骨架上,该骨架包含一个中心核和两边相对的边,其特征在于,绕制方法包含下列的步骤:
(a) 从欲缠绕的光纤中选定一个点;
(b) 从所说光纤的所说点开始,用光纤的一端,从骨架的一边开始沿着骨架的核,沿着
一个方向缠绕,直到相对的边, 构成光纤陀螺的一个光纤层;
(c) 在光纤从内部一层缠绕到外部一层的地方,填充预先成型的材料,并且让光纤沿着填充材料的限定路径和空间走向,从所说的从内部一层缠绕到外部一层;
用光纤的同一端,或者是用光纤的另外一端,在内部一个光纤层的基础上,缠绕一个光纤层;
用光纤的同一端,或者是用光纤的另外一端,在内部一个光纤层的基础上,继续缠绕一个光纤层,直到缠绕所希望的层数;
所述的预先成型的材料,是工作光纤同样的材料。
2.根据权利要求1 所述的一个光纤陀螺的绕制方法,其特征在于,所述的预先成型的材料,在光纤敏感环的多个从内部一层缠绕到外部一层的地方填充。
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