CN109099914A - 一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，首先，将光纤陀螺光电分离，形成有源部件陀螺光源盒和无源部件陀螺敏感头；然后，三个陀螺敏感头和敏感头安装基体组成敏感头部件，敏感头部件通过下隔热支撑柱和上隔热支撑柱悬置于支撑隔离框架和隔离框架上盖形成的封闭腔体内部；其次，三个陀螺光源盒加装隔热衬垫后安装在封闭腔体外部；最后，装有三个加速度计的加速度计部件和惯性组件解算线路模块直接安装在支撑隔离框架上。本发明提供了一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构方案，在惯组级落实光纤陀螺光电分离，彻底隔离光源热量对陀螺敏感头的影响，保证光电分离式光纤陀螺的零偏稳定性，进而保证惯性导航设备的输出精度。

Description

一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构
技术领域
本发明涉及惯性导航技术领域，尤其是一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构。
背景技术
惯性组件作为惯性导航设备的核心部件，其性能直接影响设备的输出精度指标。对于采用光纤陀螺的惯性组件，由于光纤陀螺对温度较为敏感，所以惯性组件的热设计一直是光纤惯性导航设备面临的必须着重解决的问题。
光纤陀螺对温度敏感的主要部件是陀螺敏感头(光纤环圈)，所以，解决问题的关键就是解决陀螺敏感头的热场均匀性和稳定性。光纤陀螺组件中热源主要在光源部分，包括泵浦激光器、驱动和解调线路中的芯片等。陀螺敏感头为无源器件，将光源与陀螺敏感头分离形成光电分离式光纤陀螺是光纤陀螺本身解决热影响的一条途径，但组成惯性组件后往往由于组件热结构方案不当，光源的热量还是会直接作用到陀螺敏感头上，造成陀螺零偏稳定性受到影响，使设备输出精度大打折扣。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，通过封闭支撑隔离框架将光纤陀螺的热源和陀螺敏感头彻底分离，形成两个隔离腔体单独控温，消除光源对陀螺敏感头的影响，保证光电分离式光纤陀螺的零偏稳定性，进而保证惯性导航设备的输出精度。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，其特征在于：包括陀螺光源盒、陀螺敏感头、敏感头安装基体、下隔热支撑柱、上隔热支撑柱、支撑隔离框架、隔离框架上盖、加速度计部件和惯性组件解算线路模块，陀螺敏感头为三个，该三个陀螺敏感头和敏感头安装基体组成敏感头部件；支撑隔离框架和隔离框架上盖组装形成一个封闭腔体，敏感头部件通过下隔热支撑柱和上隔热支撑柱悬置于该封闭腔体的内部；陀螺光源盒为三个，该三个陀螺光源盒安装在封闭腔体的外部；加速度计部件和惯性组件解算线路模块直接安装在支撑隔离框架上。
而且，所述的三个陀螺光源盒为有源部件，三个陀螺敏感头为无源部件。
而且，所述的三个陀螺敏感头正交安装在敏感头安装基体上。
而且，所述的下隔热支撑柱和上隔热支撑柱均为多个。
而且，所述的三个陀螺光源盒加装隔热衬垫后安装在封闭腔体的外部。
而且，所述的加速度计部件是装有三个加速度计的部件。
而且，所述的加速度计部件伸入封闭腔体的内部，且位于敏感头安装基体内部。
而且，所述的惯性组件解算线路模块安装在支撑隔离框架的下底面。
本发明的优点和积极效果是：
本发明首先将光纤陀螺的光源和敏感环圈分离，形成单独的光源盒和陀螺敏感头；陀螺所有发热元件均置于光源盒中，陀螺敏感头为纯无源器件。并设计了一个由支撑隔离框架和隔离框架上盖形成的封闭空间，形成内腔空间和外腔空间。然后将发热部件通过垫隔热层置于封闭空间的外围(外腔空间)，将无源敏感头部件采用悬置的安装方式设置于封闭空间的内部(内腔空间)。此外，加速度计部件和惯性组件解算线路模块也采用隔热方式与支撑隔离框架安装连接。
本发明提供了一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构方案，在惯组级落实光纤陀螺光电分离，彻底隔离光源热量对陀螺敏感头的影响，保证光电分离式光纤陀螺的零偏稳定性，进而保证惯性导航设备的输出精度。
本发明方案简单易行，实际加工装配也易于操作。隔离后的陀螺敏感头部件由于是一个纯无源部件，工作过程中无内部热扰动，易于对其实现精密温控，保证光纤陀螺输出精度。由此可见，本发明方案是提升光纤惯性导航设备精度的一项重要手段。
附图说明
图1为新设计的光电分离式光纤陀螺惯性组件热结构的外形图；
图2为整个惯性组件热结构的爆炸图。
图中标记为：
1、支撑隔离框架；2、1#陀螺光源盒；3、下隔热支撑柱；4、1#陀螺敏感头；5、上隔热支撑柱；6、隔离框架上盖；7、2#陀螺光源盒；8、2#陀螺敏感头；9、3#陀螺敏感头；10、敏感头安装基体；11、加速度计部件；12、3#陀螺光源盒；13、惯性组件解算线路模块。
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。
一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，包括陀螺光源盒、陀螺敏感头、敏感头安装基体10、下隔热支撑柱3、上隔热支撑柱5、支撑隔离框架1、隔离框架上盖6、加速度计部件11和惯性组件解算线路模块13。首先将光纤陀螺的光源和敏感环圈分离，形成单独的光源盒和陀螺敏感头；陀螺所有发热元件均置于光源盒中，陀螺敏感头为纯无源器件。即：将光纤陀螺光电分离，形成有源部件陀螺光源盒(1#陀螺光源盒2、2#陀螺光源盒7、3#陀螺光源盒12)和无源部件陀螺敏感头(1#陀螺敏感头4、2#陀螺敏感头8、3#陀螺敏感头9)。
陀螺敏感头为三个，即：1#陀螺敏感头4、2#陀螺敏感头8、3#陀螺敏感头9，该三个陀螺敏感头和敏感头安装基体组成敏感头部件，且三个陀螺敏感头正交安装在敏感头安装基体上。
支撑隔离框架和隔离框架上盖组装形成一个封闭腔体，形成内腔空间和外腔空间。敏感头部件不能直接接触支撑隔离框架或隔离框架上盖，敏感头部件必须通过下隔热支撑柱和上隔热支撑柱悬置于该封闭腔体的内部，以便实现热隔离，隔断框架与敏感头部件的热量传递。下隔热支撑柱和上隔热支撑柱均为多个，且均选用导热率低，杨氏模量高的材料，以便同时实现热隔离和敏感头组件支撑刚度。
陀螺光源盒为三个，即：1#陀螺光源盒2、2#陀螺光源盒7、3#陀螺光源盒12，该三个陀螺光源盒加装隔热衬垫后安装在封闭腔体的外部，避免热量直接传导到支撑隔离框架和隔离框架上盖上，实现光电分离式光纤陀螺的光源部分和陀螺敏感头彻底热隔离。
装有三个加速度计的加速度计部件和惯性组件解算线路模块直接安装在支撑隔离框架上，从而形成具备独立解算功能的惯性测量组件。加速度计部件伸入封闭腔体的内部，且位于敏感头安装基体内部，加速度计部件中的前放回路置于惯性组件解算线路模块上，避免前放回路中的热源直接影响内腔温度。惯性组件解算线路模块加装隔热衬垫后安装在支撑隔离框架的下底面，避免热量直接传导到支撑隔离框架和隔离框架上盖上。
通过此种热结构方案形成的惯性组件能很好地实现光电分离式光纤陀螺热源与敏感头部件的物理隔离，在惯组级落实光纤陀螺光电分离，彻底隔离光源热量对陀螺敏感头的影响，保证光电分离式光纤陀螺的零偏稳定性，进而保证惯性导航设备的输出精度。

Claims (8)

1.一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，其特征在于：包括陀螺光源盒、陀螺敏感头、敏感头安装基体、下隔热支撑柱、上隔热支撑柱、支撑隔离框架、隔离框架上盖、加速度计部件和惯性组件解算线路模块，陀螺敏感头为三个，该三个陀螺敏感头和敏感头安装基体组成敏感头部件；支撑隔离框架和隔离框架上盖组装形成一个封闭腔体，敏感头部件通过下隔热支撑柱和上隔热支撑柱悬置于该封闭腔体的内部；陀螺光源盒为三个，该三个陀螺光源盒安装在封闭腔体的外部；加速度计部件和惯性组件解算线路模块直接安装在支撑隔离框架上。
2.根据权利要求1所述的一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，其特征在于：所述的三个陀螺光源盒为有源部件，三个陀螺敏感头为无源部件。
3.根据权利要求1所述的一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，其特征在于：所述的三个陀螺敏感头正交安装在敏感头安装基体上。
4.根据权利要求1所述的一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，其特征在于：所述的下隔热支撑柱和上隔热支撑柱均为多个。
5.根据权利要求1所述的一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，其特征在于：所述的三个陀螺光源盒加装隔热衬垫后安装在封闭腔体的外部。
6.根据权利要求1所述的一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，其特征在于：所述的加速度计部件是装有三个加速度计的部件。
7.根据权利要求1或6所述的一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，其特征在于：所述的加速度计部件伸入封闭腔体的内部，且位于敏感头安装基体内部。
8.根据权利要求1所述的一种采用光电分离式光纤陀螺的惯性组件热结构，其特征在于：所述的惯性组件解算线路模块安装在支撑隔离框架的下底面。
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