CN109141480A - 一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法 - Google Patents

一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法 Download PDF

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张晓明
陈桂红
刘伯晗
郑志胜
李茂春
惠菲
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Abstract

本发明涉及一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法，本方法在环圈尾纤固定，温箱变温速率，温箱风向大小，测试基座振动等其他实验条件一致的情况下，对比环圈粘接与不粘接两种状态陀螺输出的差别，进而判定环圈不恰当的粘接工艺是光纤陀螺变温过程中出现毛刺的一个原因，说明改进环圈的粘接工艺，可以有效改善光纤陀螺变温过程的毛刺现象，提高陀螺的环境适应性。

Description

一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法
技术领域
本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其是一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法。
背景技术
光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的光纤角速率传感器，具有体积小、精度高、全固态、使用寿命长、动态范围大等优点。基于光纤陀螺的捷联式惯性导航系统已被广泛应用于航天航空、舰艇导航等领域。
光纤陀螺的核心角速率敏感元件是光纤环圈，其是由固化胶粘结多匝光纤缠绕而成。光纤环圈通过特殊的固化胶粘接工艺粘接在陀螺的磁屏蔽结构体内，进而组成振动性能合格的光纤陀螺。因为粘接工艺不当，光纤环圈会出现气泡、裂纹、粘接胶体固化不充分等现象。在环境温度变化过程中，光纤环圈内外大气压强、光纤应力发生变化，气泡、裂纹、粘接胶体固化不充分等原因就会导致陀螺输出数据发生突变—毛刺出现，严重时可达到10°/h。而我们大量应用的陀螺精度为0.01°/h，毛刺的量级大大超过了陀螺精度，严重制约了陀螺的工程化应用，是光纤陀螺工程应用中必须要解决的问题。因此，需要找到变温过程中导致毛刺出现的原因，进而避免毛刺出现。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种有效可靠的光纤陀螺环圈粘接故障分析方法。本发明建立了一种有效可靠的光纤陀螺环圈粘接故障的分析方法，可以准确迅速的定位到环圈粘结的不恰当性是光纤陀螺变温过程中出现毛刺的一个重要原因。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将裸环圈放置于磁屏蔽结构中，不进行任何粘接；随后将环圈和波导的尾纤进行固化，既要避免尾纤抖动引起毛刺，又要保证固化的可恢复性，粘接前后固化的一致性；最后将相关导线和波导单端与光电模块进行连接，将环圈及其磁屏蔽结构和Y波导置于温箱中，其余部分包括光电检测等置于温箱外，设置高低温循环曲线，采集陀螺数据；
步骤二：拆除环圈和波导的尾纤固化胶，按照粘接工艺，将裸环粘接在磁屏蔽结构上；随后将环圈和波导的尾纤进行固化，需保证与粘接前的尾纤固化的一致性；最后将相关导线和波导单端与光电模块进行连接，保证与粘接前状态的一致性；将环圈及其磁屏蔽结构和Y波导置于温箱中，其余部分包括光电检测等置于温箱外，设置同一高低温循环曲线，采集陀螺数据；
步骤三：对粘接前后的陀螺数据进行分析，可以明显看出粘接前，陀螺在高低温循环中，没有毛刺出现，零偏稳定性较好；而粘接后，在高低温循环中，出现较多3°/h的毛刺出现，零偏稳定性较差；多样本重复试验，就可以得出可靠结论：环圈粘结后，有较多毛刺出现，因此环圈粘结的不恰当性是光纤陀螺变温过程中出现毛刺的一个重要原因。
而且，步骤一和步骤二中选用同一个合格的温箱进行测试。
而且，在步骤一中裸环圈放置于磁屏蔽结构，虽然不进行粘接，但还要保证环圈在磁屏蔽结构体内，不会随意滑动。
本发明的优点和积极效果是：
本发明通过对比环圈组件粘接前和粘接后两种状态陀螺输出的差别，进而判定环圈不恰当的粘接工艺是光纤陀螺变温过程中出现毛刺的一个直接原因，进而改进粘接工艺，有效避免变温过程中光纤陀螺的毛刺，从而提高陀螺的环境适应性。
附图说明
图1是环圈粘接实验分离测试示意图；
图2是环圈粘接实验温度循环示意图；
图3是环圈粘接前陀螺输出示意图；
图4是环圈粘接后陀螺输出示意图。
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。
一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法，包括以下步骤：
步骤一：将裸环圈放置于磁屏蔽结构中，不进行任何粘接。虽然不进行粘接，但还要保证环圈在磁屏蔽结构体内，不会随意滑动。随后将环圈和波导的尾纤进行固化，既要避免尾纤抖动引起毛刺，又要保证固化的可恢复性，粘接前后固化的一致性。最后将相关导线和波导单端与光电模块进行连接，既要保证可以进行温箱内外分离，又要相互隔离，简洁可靠。将环圈及其磁屏蔽结构和Y波导置于温箱中，其余部分包括光电检测等置于温箱外，设置高低温循环曲线，采集陀螺数据。
步骤二：拆除环圈和波导的尾纤固化胶，按照粘接工艺，将裸环粘接在磁屏蔽结构上。随后将环圈和波导的尾纤进行固化，需保证与粘接前的尾纤固化的一致性。最后将相关导线和波导单端与光电模块进行连接，保证与粘接前状态的一致性。将环圈及其磁屏蔽结构和Y波导置于温箱中，其余部分包括光电检测等置于温箱外，设置同一高低温循环曲线，采集陀螺数据。
步骤三：对粘接前后的陀螺数据进行分析。可以明显看出粘接前，陀螺在高低温循环中，没有毛刺出现，零偏稳定性较好。而粘接后，在高低温循环中，出现较多3°/h的毛刺出现，零偏稳定性较差。多样本重复试验，就可以得出可靠结论：环圈粘结后，有较多毛刺出现。因此环圈粘结的不恰当性是光纤陀螺变温过程中出现毛刺的一个重要原因。
本发明的设计原理和设计过程是：
设计分两个步骤：环圈粘接前和环圈粘接后。第一步：对粘接前的环圈组件进行高低温循环测试。第二步：对粘接后的环圈组件进行高低温循环测试。该测试方法的关键点是保证粘接前和粘接后的测试状态一致。环圈组件的尾纤，温箱的变温速率，温箱里的风向，测试基座的随机振动都会导致陀螺输出突变，形成毛刺。因此该测试需要做到以下几个重要工作。第一：对环圈尾纤进行固化，且该固化方法应该利于拆卸，粘接前后状态不变。第二：选用同一个合格的温箱进行测试，避免使用多个不同温箱。第三：测试系统应处于一个相对密闭的环境，避免温箱里的风直接吹到环圈尾纤。第四：测试系统应处于一个良好的测试基座上，避免随机振动的影响。为了准确分析出环圈粘接在高低温环境下对陀螺的影响，需要将环圈及其粘接组件和陀螺其他部分进行分离，单独将环圈及其粘接组件放置温箱中，进行高低温循环测试。陀螺其他部分应置于温箱外，不进行温度循环测试。分离测试示意图如图1所示，实验温度循环曲线如图2所示，粘接前后陀螺输出对比如图3所示。

Claims (3)

1.一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将裸环圈放置于磁屏蔽结构中，不进行任何粘接；随后将环圈和波导的尾纤进行固化，既要避免尾纤抖动引起毛刺，又要保证固化的可恢复性，粘接前后固化的一致性；最后将相关导线和波导单端与光电模块进行连接，将环圈及其磁屏蔽结构和Y波导置于温箱中，其余部分包括光电检测等置于温箱外，设置高低温循环曲线，采集陀螺数据；
步骤二：拆除环圈和波导的尾纤固化胶，按照粘接工艺，将裸环粘接在磁屏蔽结构上；随后将环圈和波导的尾纤进行固化，需保证与粘接前的尾纤固化的一致性；最后将相关导线和波导单端与光电模块进行连接，保证与粘接前状态的一致性；将环圈及其磁屏蔽结构和Y波导置于温箱中，其余部分包括光电检测等置于温箱外，设置同一高低温循环曲线，采集陀螺数据；
步骤三：对粘接前后的陀螺数据进行分析，可以明显看出粘接前，陀螺在高低温循环中，没有毛刺出现，零偏稳定性较好；而粘接后，在高低温循环中，出现较多3°/h的毛刺出现，零偏稳定性较差；多样本重复试验，就可以得出可靠结论：环圈粘结后，有较多毛刺出现，因此环圈粘结的不恰当性是光纤陀螺变温过程中出现毛刺的一个重要原因。
2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法，其特征在于：步骤一和步骤二中选用同一个合格的温箱进行测试。
3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺环圈粘接故障分析方法，其特征在于：在步骤一中裸环圈放置于磁屏蔽结构，虽然不进行粘接，但还要保证环圈在磁屏蔽结构体内，不会随意滑动。
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