CN105180918A - 三轴光纤陀螺及系统一体化结构 - Google Patents

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张晓明
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Abstract

本发明涉及一种三轴光纤陀螺及系统一体化结构，包括惯性测量单元、电路组件、底板和台体，底板上表面的一侧安装台体，该台体外侧的三个侧壁按照方位要求分别安装惯性测量单元中的X轴、Y轴和Z轴光纤陀螺敏感头，该台体内侧按照方位要求分别安装惯性测量单元中的X轴、Y轴和Z轴加速度计；底板上表面的另一侧安装电路组件，该电路组件中的光源及多个电路板通过导热金属条架体堆栈放置。本发明采用光电分离的设计思路，使IMU和EU分别独立开来，系统的全部敏感器件由一个台体安装集成，而电路部分采用堆栈式结构方式集成，利于散热。该结构方式降低了热、电、磁对IMU敏感器件区的影响。

Description

三轴光纤陀螺及系统一体化结构
技术领域
本发明涉及光纤陀螺技术领域中的三轴光纤陀螺及其系统，尤其是一种三轴光纤陀螺及系统一体化结构。
背景技术
光纤陀螺基于sagnac效应，具有启动快、质量轻、全固态、可靠性高等特点，广泛应用于惯性导航、制导领域中。随着小型化和低成本的应用需求，三轴一体化光纤陀螺成为了研究与应用的方向。三轴一体化光纤陀螺复用同一光源，将光纤环圈做到与电磁热隔离，有效降低了热源、电磁干扰对光纤环圈的影响，且低成本、结构紧凑，国外已经广泛应用在军民品领域中。
三轴光纤陀螺不仅要考虑本身的性能，对于系统的一体化需求，更要考虑到系统对陀螺本身的影响。因此对于三轴光纤陀螺的安装不仅要考虑结构的质量、强度、刚度等要求，光纤陀螺作为敏感惯性元件，更要考虑到整体系统的散热、电磁敏感等对陀螺影响的解决措施。现有的大部分三轴系统安装骨架无论是三个单轴光纤陀螺还是复用同一光源的三轴光纤陀螺，都是以密切组合、光电“不分家”的形式完成的，因此对光纤陀螺敏感元件由电路部分导致的影响不能有效的隔离开来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将IMU(惯性测量单元)和EU(电路组件)独立开来，并且进行模块化设计，能够有效隔离电、磁、热对敏感元件影响的三轴光纤陀螺及系统一体化结构。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
一种三轴光纤陀螺及系统一体化结构，包括惯性测量单元和电路组件，其特征在于：还包括一个底板和一个台体，底板上表面的一侧安装台体，该台体外侧的三个侧壁按照方位要求分别安装惯性测量单元中的X轴、Y轴和Z轴光纤陀螺敏感头，该台体内侧制出一个安装架，该安装架的三个侧壁按照方位要求分别安装惯性测量单元中的X轴、Y轴和Z轴加速度计；底板上表面的另一侧安装电路组件，该电路组件中的光源及多个电路板通过导热金属条架体堆栈放置。
而且，所述的台体为正方体，其中三个侧面为板式封闭结构，另三个侧面为具有通槽的框架式结构，台体的下底面制出多个安装支脚。
而且，所述的三个加速度计和三个光纤陀螺敏感头分别一一对应正交。
而且，所述的电路板包括调制解调板、电源板、通讯板、解算板和加速度计伺服回路板，电源板放置在最下端，其上电源模块在做好绝缘的前提下与底板接触，光源、调制解调板、通讯板、解算板和加速度计伺服回路板以堆栈方式放置在电源板上。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明中的三轴光纤陀螺的三个敏感头和加速度计由一个台体支撑，分别一一对应正交。三轴光纤陀螺复用同一光源，不仅降低了产品的成本，还可以将发热量大的光源与光纤陀螺的敏感环圈分离开来，降低光源对陀螺的影响。
2、本发明的EU部分以堆栈方式将光纤陀螺的光源、调制解调板及系统的电源模块、通讯板、解算板、加速度计伺服回路板堆叠在一起，并通过导热条连接各线路板以方便散热。光电分离的方式不仅从结构的形式上降低了传统结构的影响，而且更容易集中解决传统结构中存在的问题。
3、本发明的台体部分可以对三个光纤陀螺分别进行电磁屏蔽处理，也可以整个台体进行电磁屏蔽隔离。对电路的堆栈设计有利于电路的散热，同时电路和敏感元件部分形成空气隔离，可以使陀螺受热更加均匀。
附图说明
图1是台体的外侧视图；
图2是台体的内侧视图(无加速度计)；
图3是台体的内侧视图；
图4是本发明的立体装配示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种三轴光纤陀螺及系统一体化结构，包括惯性测量单元、电路组件13、底板11和台体7，底板上表面的一侧安装台体，该台体为正方体，其中三个侧面为板式封闭结构(如图1所示)，另三个侧面为具有通槽的框架式结构(如图2所示)，台体的下底面制出多个安装支脚并通过螺钉安装在底板上。
台体外侧的三个侧壁(侧壁1、侧壁2、侧壁3)按照方位要求分别安装惯性测量单元中的X轴、Y轴和Z轴光纤陀螺敏感头12。台体内侧制出一个安装架8，该安装架的三个侧壁(侧壁4、侧壁5、侧壁6)按照方位要求分别安装惯性测量单元中的X轴、Y轴和Z轴加速度计9。上述的三个加速度计和三个光纤陀螺敏感头分别一一对应正交。
底板上表面的另一侧安装电路组件，该电路组件中的光源及多个电路板通过导热金属条架体10堆栈放置，导热金属条架体通过螺钉安装在底板上。其具体方式为：电路板包括调制解调板、电源板、通讯板、解算板和加速度计伺服回路板，为了提高散热效率，降低热源影响，将发热量最大的电源板放置在底部，其上电源模块在做好绝缘的前提下与底板接触，使热源可以以最快的速度散出。光源、调制解调板、通讯板、解算板和加速度计伺服回路板通过导热金属条架体以堆栈方式放置在电源板上。光源、调制解调板、通讯板、解算板和加速度计伺服回路的放置顺序不限，以设计要求为准。

Claims (4)

1.一种三轴光纤陀螺及系统一体化结构，包括惯性测量单元和电路组件，其特征在于：还包括一个底板和一个台体，底板上表面的一侧安装台体，该台体外侧的三个侧壁按照方位要求分别安装惯性测量单元中的X轴、Y轴和Z轴光纤陀螺敏感头，该台体内侧制出一个安装架，该安装架的三个侧壁按照方位要求分别安装惯性测量单元中的X轴、Y轴和Z轴加速度计；底板上表面的另一侧安装电路组件，该电路组件中的光源及多个电路板通过导热金属条架体堆栈放置。
2.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺及系统一体化结构，其特征在于：所述的台体为正方体，其中三个侧面为板式封闭结构，另三个侧面为具有通槽的框架式结构，台体的下底面制出多个安装支脚。
3.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺及系统一体化结构，其特征在于：所述的三个加速度计和三个光纤陀螺敏感头分别一一对应正交。
4.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺及系统一体化结构，其特征在于：所述的电路板包括调制解调板、电源板、通讯板、解算板和加速度计伺服回路板，电源板放置在最下端，其上电源模块在做好绝缘的前提下与底板接触，光源、调制解调板、通讯板、解算板和加速度计伺服回路板以堆栈方式放置在电源板上。
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