CN106908051A - 一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩及其热处理方法 - Google Patents

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胡斌
孙桂林
李丽坤
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Abstract

本发明涉及光纤陀螺领域，具体公开一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩及其热处理方法。双层磁屏蔽罩包括内罩和外罩；内罩设在光纤陀螺外部；外罩设在内罩外部；外罩和内罩均为圆柱体结构；外罩和内罩的上底面和下底面各有3个安装孔，安装孔为圆孔；内罩和外罩分别通过安装孔与光纤陀螺连接；外罩和内罩的直径和高度比各均为4：3；热处理方法包括将屏蔽罩放入高炉内；以第一降温速率的速度冷却至第一降温点；以第二降温速率再次快速冷却至第二降温点。本发明有效减少“端接效应”和磁力线穿透屏蔽体范围，保护内部光纤环圈。

Description

一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩及其热处理方法
技术领域
本发明涉及光纤陀螺领域，具体涉及一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩及其热处理方法。
背景技术
光纤陀螺是一种集光、机、电于一体的角速率传感器，易受磁光法拉第效应影响，在光纤环圈中相向传输的两束光会产生相位差，导致光纤陀螺零偏产生剧烈变化，最终影响了光纤陀螺的使用精度。具体地说，光纤陀螺在实际工作环境中存在多种磁场，包括：恒定频率大地磁场、低频磁场和高频变频磁场，但是理论研究和试验研究结果表明：恒定频率的大地磁场对光纤陀螺的影响最大。因此，当光纤陀螺随所在载体做俯仰、翻滚以及航向运动，此时光纤陀螺周围的磁场大小和方向都会发生改变，由此影响了其使用精度。
目前国内外各个光纤陀螺研发机构、生产厂家普遍采取磁屏蔽技术办法来降低磁场对陀螺的影响，它可以直接降低作用到光纤环圈上的磁场强度，降低陀螺磁敏感性，但是由于光纤陀螺装配以及安装需求，导致光纤陀螺磁屏蔽罩的设计无法到达最佳效果，主要存在以下几点缺陷：
由于材料限制，国内的磁屏蔽材料的核心指标初始磁导率相比国外同类材料有较大的差距；由于结构限制，光纤陀螺的应用领域限制了其体积，导致磁屏蔽罩的直径和高度比远大于1：4，无法避免“端接效应”和磁力线穿透屏蔽体范围；由于重量限制，磁屏蔽罩的厚度一般不超过1mm，而在同样厚度的情况下，双层或多层磁屏蔽罩的效果要远远由于单层磁屏蔽罩的效果；由于光纤陀螺装配和安装需求，不可避免地要在磁屏蔽体上开孔，必然造成磁散射，降低磁屏蔽效果。上述缺陷，最终导致光纤陀螺磁屏蔽效能大幅降低。
综上所述，必须提高磁屏蔽材料关键指标、研究光纤陀螺磁屏蔽结构设计方法，优化磁屏蔽罩结构参数、改进磁屏蔽罩加工工艺、优化光纤陀螺热处理工艺，提高磁屏蔽罩的磁屏蔽效能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩及其热处理方法。
实现本发明目的的技术方案：
一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩，它包括内罩和外罩；内罩设在光纤陀螺外部；外罩设在内罩外部；外罩和内罩均为圆柱体结构；外罩和内罩的上底面和下底面各有3个安装孔，安装孔为圆孔；内罩和外罩分别通过安装孔与光纤陀螺连接；外罩和内罩的直径和高度比各均为4：3。
所述外罩和内罩之间的径向最小间隙为15mm。
所述外罩材料为初始磁导率μ0为100000，饱和磁感应强度为0.7T的1J85铁镍软磁合金材料。
所述内罩材料选取初始磁导率μ0为50000，饱和磁感应强度为1.5T的1J50铁镍软磁合金材料。
一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩热处理方法，它包括下列步骤：
步骤1：将屏蔽罩放入高炉内，高炉内真空度为10Pa内，随炉升温至1100～1200℃，保温时间为3～6h；
步骤2：以第一降温速率的速度冷却至第一降温点480℃，第一降温速率范围为100℃/h～200℃/h；
步骤3：以第二降温速率再次快速冷却至第二降温点250℃，第二降温速率范围为180℃/h～240℃/h。
本发明的有益技术效果在于：
本发明提供的一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩通过设计内外罩配合的结构，并设计外罩和内罩直径和高度比各均为4：3，有效减少“端接效应”和磁力线穿透屏蔽体范围，保护内部光纤环圈；本发明提供的高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩热处理方法通过设计第一降温速率和第二降温速率，达到了较好的热处理效果。
附图说明
图1为本发明所提供的高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩的结构示意图；
图2为图1的俯视图。
图中：1.光纤陀螺、2.内罩、3.外罩、4.安装孔、5.外罩下底面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩包括内罩2和外罩3。内罩2设在光纤陀螺1外部；外罩3设在内罩2外部。外罩3和内罩2均为圆柱体结构。如图2所示，外罩3和内罩2的上底面和下底面各有3个安装孔4，安装孔4为圆孔。安装孔4可以减小磁散射，保证磁屏蔽效能。内罩2和外罩3分别通过安装孔4与光纤陀螺1连接。
外罩3和内罩2之间的径向最小间隙为15mm。
外罩3材料选取初始磁导率μ0为100000，饱和磁感应强度为0.7T的1J85铁镍软磁合金材料；内罩2材料选取初始磁导率μ0为50000，饱和磁感应强度为1.5T的1J50铁镍软磁合金材料。
外罩3和内罩2的直径和高度比各均为4：3，该尺寸可以减少“端接效应”和磁力线穿透屏蔽体范围，保护内部光纤环圈。
本发明提供的一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩热处理方法包括下列步骤：
步骤1：将本发明提供的一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩放入高炉内，高炉内真空度为10Pa内，随炉升温至1100～1200℃，保温时间为3～6h；
步骤2：以第一降温速率的速度冷却至第一降温点480℃，第一降温速率范围为100℃/h～200℃/h，优选180℃/h；
步骤3：以第二降温速率再次快速冷却至第二降温点250℃，第二降温速率范围为180℃/h～240℃/h，优选230℃/h。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (7)

1.一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩，其特征在于：它包括内罩(2)和外罩(3)；内罩(2)设在光纤陀螺(1)外部；外罩(3)设在内罩(2)外部；外罩(3)和内罩(2)均为圆柱体结构；外罩(3)和内罩(2)的上底面和下底面各有3个安装孔(4)，安装孔(4)为圆孔；内罩(2)和外罩(3)分别通过安装孔(4)与光纤陀螺(1)连接；外罩(3)和内罩(2)的直径和高度比各均为4：3。
2.根据权利要求1所述的一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩，其特征在于：所述外罩(3)和内罩(2)之间的径向最小间隙为15mm。
3.根据权利要求2所述的一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩，其特征在于：所述外罩(3)材料为初始磁导率μ0为100000，饱和磁感应强度为0.7T的1J85铁镍软磁合金材料。
4.根据权利要求3所述的一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩，其特征在于：所述内罩(2)材料选取初始磁导率μ0为50000，饱和磁感应强度为1.5T的1J50铁镍软磁合金材料。
5.一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩热处理方法，其特征在于：它包括下列步骤：
步骤1：将屏蔽罩放入高炉内，高炉内真空度为10Pa内，随炉升温至1100～1200℃，保温时间为3～6h；
步骤2：以第一降温速率的速度冷却至第一降温点480℃，第一降温速率范围为100℃/h～200℃/h；
步骤3：以第二降温速率再次快速冷却至第二降温点250℃，第二降温速率范围为180℃/h～240℃/h。
6.根据权利要求5所述的一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩热处理方法，其特征在于：所述第一降温速率为180℃/h。
7.根据权利要求5所述的一种高精度光纤陀螺双层磁屏蔽罩热处理方法，其特征在于：所述第二降温速率为230℃/h。
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