CN110986909A - 光纤陀螺温度控制结构及使用其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光纤陀螺温度控制结构及使用其的方法，该结构包括：第一、第二、第三隔热层、第一和第二控温层，第一隔热层、第一控温层、第二隔热层、第二控温层和第三隔热层依次设置，第一隔热层设置在光纤陀螺敏感表头结构的外侧，第一隔热层用于对光纤陀螺敏感表头结构进行隔热，第一控温层用于维持自身工作温度处于第一设定温度范围内，第二隔热层用于对第一控温层进行隔热，第二控温层用于维持自身工作温度处于第二设定温度范围内，第三隔热层用于对第二控温层进行隔热以降低外部温度扰动对第二控温层温度的影响。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中温度补偿方法难以满足高精度光纤陀螺仪表的精度要求的技术问题。

Description

光纤陀螺温度控制结构及使用其的方法

技术领域

本发明涉及光纤陀螺温度控制技术领域，尤其涉及一种光纤陀螺温度控制结构及使用其的方法。

背景技术

随着光纤陀螺技术的提高，高精度、小型化、低成本成为了光纤陀螺的发展方向，但由于光纤陀螺自身原理性的问题，光纤陀螺具有很强的温度敏感性，一般通过温度补偿可以改善光纤陀螺的变温环境适应性，提高光纤陀螺的精度，但在惯性级光纤陀螺精度水平上，仅仅依靠温度补偿方法已经无法满足惯性级高精度光纤陀螺仪表的精度要求，因此，需要额外对光纤陀螺敏感表头进行温度控制，使其不受外界温度环境的干扰，保证了陀螺在整个工作温度范围内的精度稳定。

发明内容

本发明提供了一种光纤陀螺温度控制结构及使用其的方法，能够解决现有技术中温度补偿方法难以满足高精度光纤陀螺仪表的精度要求的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种光纤陀螺温度控制结构，光纤陀螺温度控制结构包括：第一隔热层，第一隔热层设置在光纤陀螺敏感表头结构的外侧，第一隔热层用于对光纤陀螺敏感表头结构进行隔热以降低外部温度扰动对光纤敏感表头结构温度的影响；第一控温层，第一控温层设置在第一隔热层的外侧，第一控温层用于维持自身工作温度处于第一设定温度范围内，第一设定温度范围根据光纤陀螺的工作温度范围来设定；第二隔热层，第二隔热层设置在第一控温层的外侧，第二隔热层用于对第一控温层进行隔热以降低外部温度扰动对第一控温层温度的影响；第二控温层，第二控温层设置在第二隔热层的外侧，第二控温层用于维持自身工作温度处于第二设定温度范围内，第二设定温度范围根据光纤陀螺的工作温度范围来设定；第三隔热层，第三隔热层设置在第二控温层的外侧，第三隔热层用于对第二控温层进行隔热以降低外部温度扰动对第二控温层温度的影响。

进一步地，第一控温层和/或第二控温层采用磁屏蔽材料制成。

进一步地，第一控温层包括第一控温结构体、第一测温芯片、第一加热单元和第一控温单元，第一测温芯片和第一加热单元均设置在第一控温结构体上，第一控温单元用于根据第一测温芯片测量的温度控制第一加热单元加热以维持自身工作温度处于第一设定温度范围内。

进一步地，第一加热单元包括第一电热丝，第一电热丝采用双绞线方式紧密缠绕在第一控温结构体上。

进一步地，第一控温单元采用PID控制算法控制第一加热单元加热，光纤陀螺温度控制结构通过调整第一控温单元的PID控制算法的PID参数以减小光纤陀螺敏感表头结构的温度变化速率。

进一步地，第二控温层包括第二控温结构体、第二测温芯片、第二加热单元、制冷单元和第二控温单元，第二测温芯片、第二加热单元和制冷单元均设置在第二控温结构体上，第二控温单元用于根据第二测温芯片测量的温度控制第二加热单元和/或制冷单元工作以维持自身工作温度处于第二设定温度范围内。

进一步地，第二加热单元包括第二电热丝，制冷单元包括热电制冷片，第二电热丝采用双绞线方式紧密缠绕在第二控温结构体上，热电制冷片设置在第二电热丝外侧。

进一步地，第二控温单元采用PID控制算法控制第二加热单元和/或制冷单元的工作，光纤陀螺温度控制结构通过调整第二控温单元的PID控制算法的PID参数以提高光纤陀螺敏感表头结构的温度闭环跟踪速度。

根据本发明的另一方面，提供了一种光纤陀螺温度控制方法，光纤陀螺温度控制方法使用如上所述的光纤陀螺温度控制结构，光纤陀螺温度控制方法包括：对光纤陀螺的控温精度进行设计以使光纤陀螺精度在0.01°/h时光纤陀螺的控温精度小于或等于0.3℃以及光纤陀螺精度在0.001°/h时光纤陀螺的控温精度小于或等于0.1℃；对光纤陀螺敏感表头结构进行温控结构设计以降低外界温度扰动对光纤陀螺温度的影响；对光纤陀螺敏感表头结构进行电磁干扰控制以降低外界磁场干扰对光纤陀螺温度的影响。

进一步地，光纤陀螺温度控制方法还包括：对光纤陀螺的控温精度进行设计以使得在光纤陀螺的控温精度范围内光纤陀螺精度在0.01°/h时光纤敏感表头结构的变温速率小于或等于0.02℃/min以及光纤陀螺精度在0.001°/h时光纤敏感表头结构的变温速率小于0.01℃/min。

应用本发明的技术方案，提供了一种光纤陀螺温度控制结构，该温度控制结构通过采用双层控温和三层隔热结构设计，能够有效降低外界温度扰动对光纤陀螺敏感表头结构的影响，使光纤陀螺敏感表头结构位置始终保持恒温，可以降低外界温度变化对光纤陀螺的测量精度的干扰，提高光纤陀螺工作温度范围内的零偏稳定性。本发明所提供的光纤陀螺温度控制结构与现有技术相比，其能够有效降低外界温度扰动对光纤陀螺敏感表头结构的影响，使光纤陀螺敏感表头结构位置始终保持恒温，满足惯性级光纤陀螺仪表的精度要求。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的光纤陀螺温度控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本发明的具体实施例提供了一种光纤陀螺温度控制结构，该光纤陀螺温度控制结构包括第一隔热层、第一控温层、第二隔热层、第二控温层和第三隔热层，第一隔热层设置在光纤陀螺敏感表头结构的外侧，第一隔热层用于对光纤陀螺敏感表头结构进行隔热以降低外部温度扰动对光纤敏感表头结构温度的影响，第一控温层设置在第一隔热层的外侧，第一控温层用于维持自身工作温度处于第一设定温度范围内，第一设定温度范围根据光纤陀螺的工作温度范围来设定，第二隔热层设置在第一控温层的外侧，第二隔热层用于对第一控温层进行隔热以降低外部温度扰动对第一控温层温度的影响，第二控温层设置在第二隔热层的外侧，第二控温层用于维持自身工作温度处于第二设定温度范围内，第二设定温度范围根据光纤陀螺的工作温度范围来设定，第三隔热层设置在第二控温层的外侧，第三隔热层用于对第二控温层进行隔热以降低外部温度扰动对第二控温层温度的影响。

应用此种配置方式，提供了一种光纤陀螺温度控制结构，该温度控制结构通过采用双层控温和三层隔热结构设计，能够有效降低外界温度扰动对光纤陀螺敏感表头结构的影响，使光纤陀螺敏感表头结构位置始终保持恒温，可以降低外界温度变化对光纤陀螺的测量精度的干扰，提高光纤陀螺工作温度范围内的零偏稳定性。本发明所提供的光纤陀螺温度控制结构与现有技术相比，其能够有效降低外界温度扰动对光纤陀螺敏感表头结构的影响，使光纤陀螺敏感表头结构位置始终保持恒温，满足惯性级光纤陀螺仪表的精度要求。

进一步地，在本发明中，设置了第一控温层和第二控温层来维持光纤陀螺敏感表头结构温度的稳定，设置了第一隔热层、第二隔热层和第三隔热层以减小外界温度变化对光纤陀螺测量精度的干扰。在三个隔热层的结构设计中，隔热层需要与陀螺敏感表头结构相贴合，隔热层的材料可采用气凝胶，气凝胶具有重量轻、隔热效果好的优点，能够有效减小外界温度变化对光纤陀螺测量精度的干扰。

此外，第一控温层包括第一控温结构体、第一测温芯片、第一加热单元和第一控温单元，第一测温芯片和第一加热单元均设置在第一控温结构体上，第一控温单元用于根据第一测温芯片测量的温度控制第一加热单元加热以维持自身工作温度处于第一设定温度范围内。作为本发明的一个具体实施例，第一加热单元包括第一电热丝，第一电热丝采用双绞线方式紧密缠绕在第一控温结构体上，第一电热丝采用双绞线方式缠绕法能够降低电磁干扰对光纤陀螺温度的影响。在第一控温层的结构中，采用第一电热丝作为温控的工作单元，第一电热丝仅具有加热功能，通过在第一控温结构体内埋第一测温芯片以形成闭环温控回路，第一控温单元根据第一测温芯片测量的温度采用PID控制算法控制第一加热单元加热，第一控温单元严格控制温度超调，光纤陀螺温度控制结构通过调整第一控温单元的PID控制算法的比例、积分、微分控制系数以减小温度波动，减小光纤陀螺敏感表头结构的温度变化速率。

进一步地，在本发明中，第二控温层包括第二控温结构体、第二测温芯片、第二加热单元、制冷单元和第二控温单元，第二测温芯片、第二加热单元和制冷单元均设置在第二控温结构体上，第二控温单元用于根据第二测温芯片测量的温度控制第二加热单元和/或制冷单元工作以维持自身工作温度处于第二设定温度范围内。作为本发明的一个具体实施例，第二加热单元包括第二电热丝，制冷单元包括热电制冷片，第二电热丝采用双绞线方式紧密缠绕在第二控温结构体上，第二电热丝采用双绞线方式缠绕法能够降低电磁干扰对光纤陀螺温度的影响，热电制冷片设置在第二电热丝外侧。在第二控温层的结构中，采用热电制冷片贴片和第二电热丝共同作为温度控制的工作单元，同样通过第二测温芯片形成闭环温控回路，第二控温单元根据第二测温芯片测量的温度采用PID控制算法控制第二加热单元加热，光纤陀螺温度控制结构通过调整第二控温单元的PID控制算法的PID参数以提高光纤陀螺敏感表头结构的温度闭环跟踪速度。

进一步地，在本发明中，在第一控温层的温度控制点和第二控温层的温度控制点的设置方面，均需要根据光纤陀螺的工作温度范围进行确定，第一控温层的温度控制点和第二控温层的温度控制点一般均设置在光纤陀螺工作温度上限以下5℃左右的位置。第一控温层的温度设置为与第二控温层的温度存在1℃左右温差。例如，假设光纤陀螺的工作温度范围是-40℃至60℃，则第二控温层的控温点设置在55±0.2℃，第一控温层的控温点设置在56±0.05℃。第二控温层在外界温度低于55℃时以电热丝为主、热电制冷片为辅进行加热工作，在外界温度高于55℃时采用热电制冷片进行制冷工作，第二电热丝采用双绞线方式紧密缠绕在第二控温结构体上，热电制冷片均匀贴布在第二电热丝的外侧。由于热电制冷片的工作效率有限，因此需要将第二控温层的控温点设置在工作温度范围的上限附近，在低温环境时借助第二电热丝快速稳定在控温点上。第一控温层的控温点设置在比第二控温层的控温点高1℃位置，仅通过第一电热丝加热控制即可，由于第一控温层的控温要求具有极高的稳定性，仅采用电热丝即可增加温控的可靠性。

进一步地，在本发明中，由于光纤陀螺的法拉第电磁效应，光纤陀螺对电磁干扰极其敏感，为了降低电磁干扰对光纤陀螺温度的影响，可将第一控温层和/或第二控温层配置为采用磁屏蔽材料制成。在此种配置方式下，通过将第一控温层和/或第二控温层的材质设置为磁屏蔽材料，磁屏蔽效应能够达到100倍以上。同时，第一电热丝和第二电热丝均采用双绞线绕法缠绕在对应的控温结构体上，能够进一步地降低电磁干扰对光纤陀螺温度的影响。

根据本发明的另一方面，提供了一种光纤陀螺温度控制方法，如图1所示，该光纤陀螺温度控制方法使用如上所述的光纤陀螺温度控制结构，光纤陀螺温度控制方法包括：对光纤陀螺的控温精度进行设计以使得光纤陀螺精度在0.01°/h时光纤陀螺的控温精度小于或等于0.3℃以及光纤陀螺精度在0.001°/h时光纤陀螺的控温精度小于或等于0.1℃；对光纤陀螺敏感表头结构进行温控结构设计以降低外界温度扰动对光纤陀螺温度的影响；对光纤陀螺敏感表头结构进行电磁干扰控制以降低外界磁场干扰对光纤陀螺温度的影响。

应用此种配置方式，提供了一种光纤陀螺温度控制方法，该光纤陀螺温度控制方法通过分别对光纤陀螺的控温精度进行设计、对光纤陀螺敏感表头结构进行温控结构设计以及对光纤陀螺敏感表头结构进行电磁干扰控制能够使光纤陀螺敏感表头位置始终保持恒温，有效降低外界温度变化对光纤陀螺的测量精度的干扰，提高光纤陀螺工作温度范围内的零偏稳定性。

在本发明中，为了进一步地提高光纤陀螺的控温精度，在控温精度范围内，需要尽量降低光纤陀螺敏感表头的变温速率。具体地，光纤陀螺温度控制方法还包括：对光纤陀螺的控温精度进行设计以使得在光纤陀螺的控温精度范围内光纤陀螺精度在0.01°/h时光纤敏感表头结构的变温速率小于或等于0.02℃/min以及光纤陀螺精度在0.001°/h时光纤敏感表头结构的变温速率小于0.01℃/min。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1对本发明所提供的光纤陀螺温度控制结构和方法进行详细说明。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种光纤陀螺温度控制结构，该光纤陀螺温度控制结构包括第一隔热层、第一控温层、第二隔热层、第二控温层和第三隔热层，第一隔热层设置在光纤陀螺敏感表头结构的外侧，第一隔热层用于对光纤陀螺敏感表头结构进行隔热以降低外部温度扰动对光纤敏感表头结构温度的影响，第一控温层设置在第一隔热层的外侧，第一控温层包括第一控温结构体、第一测温芯片、第一加热单元和第一控温单元，第一测温芯片和第一加热单元均设置在第一控温结构体上，第一控温结构体采用热电半导体材料制成，第一控温单元用于根据第一测温芯片测量的温度控制第一加热单元加热以维持自身工作温度处于第一设定温度范围内，第一设定温度范围根据光纤陀螺的工作温度范围来设定，在本实施例中，采用第一电热丝作为第一加热单元。

第二隔热层设置在第一控温层的外侧，第二控温层设置在第二隔热层的外侧，第二控温层包括第二控温结构体、第二测温芯片、第二加热单元、制冷单元和第二控温单元，第二测温芯片、第二加热单元和制冷单元均设置在第二控温结构体上，第二控温结构体采用热电半导体材料制成，第二控温单元用于根据第二测温芯片测量的温度控制第二加热单元和制冷单元工作以维持自身工作温度处于第二设定温度范围内，第二设定温度范围根据光纤陀螺的工作温度范围来设定。第三隔热层设置在第二控温层的外侧，第三隔热层用于对第二控温层进行隔热以降低外部温度扰动对第二控温层温度的影响。在本实施例中，采用第二电热丝作为第二加热单元，采用热电制冷片作为制冷单元，第一隔热层、第二隔热层和第三隔热层的材料均采用气凝胶。

为了实现对高精度光纤陀螺温度控制，下面从控温精度、温控结构以及电磁干扰三方面进行设计。

控温精度设计要求与光纤陀螺的精度相关，一般光纤陀螺精度在0.01°/h时光纤陀螺的控温精度小于或等于0.3℃以及光纤陀螺精度在0.001°/h时光纤陀螺的控温精度小于或等于0.1℃。同时，在保持控温精度的同时，更需要注意的是在控温精度范围内，需要尽量降低光纤陀螺敏感表头的变温速率。在光纤陀螺的控温精度范围内，光纤陀螺精度在0.01°/h时光纤敏感表头结构的变温速率小于或等于0.02℃/min以及光纤陀螺精度在0.001°/h时光纤敏感表头结构的变温速率小于0.01℃/min。温度控制主要采用热电半导体材料和电热丝作为执行机构，多点测温芯片作为反馈机构，形成闭环温度控制回路，通过软件设计PID控制算法，调整超调范围和稳定时间。在PID参数设置中，应尽量减小超调范围，虽然相应的稳定时间可能会延长，但是可以减小表头的瞬时变温速率。

温控结构设计方面，采用双层控温和三层隔热结构设计，在光纤陀螺敏感表头结构外面首先进行一层隔热处理，降低温度扰动的影响，然后设计一层精度较高的控温结构，再在外部进行一层隔热处理，然后再做一层温控控制结构层，再在最外层进行隔热处理。

在上述三个隔热层的结构设计中，隔热层需要与陀螺敏感表头结构相贴合，隔热层的材料可采用气凝胶，气凝胶具有重量轻、隔热效果好的优点，能够有效减小外界温度变化对光纤陀螺测量精度的干扰。第一电热丝采用双绞线方式紧密缠绕在第一控温结构体上，第一电热丝采用双绞线方式缠绕法能够降低电磁干扰对光纤陀螺温度的影响。

在第一控温层的结构中，采用第一电热丝作为温控的工作单元，第一电热丝仅具有加热功能，通过在第一控温结构体内埋第一测温芯片以形成闭环温控回路，第一控温单元根据第一测温芯片测量的温度采用PID控制算法控制第一加热单元加热，第一控温单元严格控制温度超调，光纤陀螺温度控制结构通过调整第一控温单元的PID控制算法的比例、积分、微分控制系数以减小温度波动，减小光纤陀螺敏感表头结构的温度变化速率。在第二控温层的结构中，采用热电制冷片贴片和第二电热丝共同作为温度控制的工作单元，同样通过第二测温芯片形成闭环温控回路，第二控温单元根据第二测温芯片测量的温度采用PID控制算法控制第二加热单元加热，光纤陀螺温度控制结构通过调整第二控温单元的PID控制算法的PID参数以提高光纤陀螺敏感表头结构的温度闭环跟踪速度。

在第一控温层的温度控制点和第二控温层的温度控制点的设置方面，均需要根据光纤陀螺的工作温度范围进行确定，第一控温层的温度控制点和第二控温层的温度控制点一般均设置在光纤陀螺工作温度上限以下5℃左右的位置。第一控温层的温度设置为与第二控温层的温度存在1℃左右温差。在本实施例中，光纤陀螺的工作温度范围是-40℃至60℃，则第二控温层的控温点设置在55±0.2℃，第一控温层的控温点设置在56±0.05℃。第二控温层在外界温度低于55℃时以电热丝为主、热电制冷片为辅进行加热工作，在外界温度高于55℃时采用热电制冷片进行制冷工作，第二电热丝采用双绞线方式紧密缠绕在第二控温结构体上，热电制冷片均匀贴布在第二电热丝的外侧。由于热电制冷片的工作效率有限，因此需要将第二控温层的控温点设置在工作温度范围的上限附近，在低温环境时借助第二电热丝快速稳定在控温点上。第一控温层的控温点设置在比第二控温层的控温点高1℃位置，仅通过第一电热丝加热控制即可，由于第一控温层的控温要求具有极高的稳定性，仅采用电热丝即可增加温控的可靠性。

由于光纤陀螺的法拉第电磁效应，光纤陀螺对电磁干扰极其敏感，因此在两层控温层的材料选择上，将第一控温层和第二控温层的材质均设置为磁屏蔽材料，磁屏蔽效应能够达到100倍以上。同时，第一电热丝和第二电热丝均采用双绞线绕法缠绕在对应的控温结构体上，能够进一步地降低电磁干扰对光纤陀螺温度的影响。

综上所述，本发明提供了一种光纤陀螺温度控制结构和方法，该温度控制结构通过采用双层控温和三层隔热结构设计，同时对光纤陀螺的控温精度和电磁干扰方面进行设计，能够有效降低外界温度扰动对光纤陀螺敏感表头结构的影响，使光纤陀螺敏感表头结构位置始终保持恒温，可以降低外界温度变化对光纤陀螺的测量精度的干扰，提高光纤陀螺工作温度范围内的零偏稳定性。经试验验证，应用本发明的光纤陀螺温度控制方法和结构，针对0.001°/h精度光纤陀螺做了温控处理，控温精度优于0.1℃，在-40℃至60℃工作温度范围内，1℃/min的变温速率条件下，陀螺零偏稳定性精度与常温状态下精度相当，使光纤陀螺基本上不再受温度扰动的影响。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤陀螺温度控制结构，其特征在于，所述光纤陀螺温度控制结构包括：

第一隔热层，所述第一隔热层设置在光纤陀螺敏感表头结构的外侧，所述第一隔热层用于对所述光纤陀螺敏感表头结构进行隔热以降低外部温度扰动对所述光纤敏感表头结构温度的影响；

第一控温层，所述第一控温层设置在所述第一隔热层的外侧，所述第一控温层用于维持自身工作温度处于第一设定温度范围内，所述第一设定温度范围根据光纤陀螺的工作温度范围来设定；

第二隔热层，所述第二隔热层设置在所述第一控温层的外侧，所述第二隔热层用于对所述第一控温层进行隔热以降低外部温度扰动对所述第一控温层温度的影响；

第二控温层，所述第二控温层设置在所述第二隔热层的外侧，所述第二控温层用于维持自身工作温度处于第二设定温度范围内，所述第二设定温度范围根据光纤陀螺的工作温度范围来设定；

第三隔热层，所述第三隔热层设置在所述第二控温层的外侧，所述第三隔热层用于对所述第二控温层进行隔热以降低外部温度扰动对所述第二控温层温度的影响。

2.根据权利要求1所述的光纤陀螺温度控制结构，其特征在于，所述第一控温层和/或所述第二控温层采用磁屏蔽材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的光纤陀螺温度控制结构，其特征在于，所述第一控温层包括第一控温结构体、第一测温芯片、第一加热单元和第一控温单元，所述第一测温芯片和所述第一加热单元均设置在所述第一控温结构体上，所述第一控温单元用于根据所述第一测温芯片测量的温度控制所述第一加热单元加热以维持自身工作温度处于第一设定温度范围内。

4.根据权利要求3所述的光纤陀螺温度控制结构，其特征在于，所述第一加热单元包括第一电热丝，所述第一电热丝采用双绞线方式紧密缠绕在所述第一控温结构体上。

5.根据权利要求4所述的光纤陀螺温度控制结构，其特征在于，所述第一控温单元采用PID控制算法控制所述第一加热单元加热，所述光纤陀螺温度控制结构通过调整所述第一控温单元的PID控制算法的PID参数以减小所述光纤陀螺敏感表头结构的温度变化速率。

6.根据权利要求3所述的光纤陀螺温度控制结构，其特征在于，所述第二控温层包括第二控温结构体、第二测温芯片、第二加热单元、制冷单元和第二控温单元，所述第二测温芯片、所述第二加热单元和所述制冷单元均设置在所述第二控温结构体上，所述第二控温单元用于根据所述第二测温芯片测量的温度控制所述第二加热单元和/或所述制冷单元工作以维持自身工作温度处于第二设定温度范围内。

7.根据权利要求6所述的光纤陀螺温度控制结构，其特征在于，所述第二加热单元包括第二电热丝，所述制冷单元包括热电制冷片，所述第二电热丝采用双绞线方式紧密缠绕在所述第二控温结构体上，所述热电制冷片设置在所述第二电热丝外侧。

8.根据权利要求7所述的光纤陀螺温度控制结构，其特征在于，所述第二控温单元采用PID控制算法控制所述第二加热单元和/或所述制冷单元的工作，所述光纤陀螺温度控制结构通过调整所述第二控温单元的PID控制算法的PID参数以提高所述光纤陀螺敏感表头结构的温度闭环跟踪速度。

9.一种光纤陀螺温度控制方法，其特征在于，所述光纤陀螺温度控制方法使用如权利要求1至8中任一项所述的光纤陀螺温度控制结构，所述光纤陀螺温度控制方法包括：

对光纤陀螺的控温精度进行设计以使光纤陀螺精度在0.01°/h时所述光纤陀螺的控温精度小于或等于0.3℃以及光纤陀螺精度在0.001°/h时所述光纤陀螺的控温精度小于或等于0.1℃；

对光纤陀螺敏感表头结构进行温控结构设计以降低外界温度扰动对光纤陀螺温度的影响；

对光纤陀螺敏感表头结构进行电磁干扰控制以降低外界磁场干扰对光纤陀螺温度的影响。

10.根据权利要求9所述的光纤陀螺温度控制方法，其特征在于，所述光纤陀螺温度控制方法还包括：对光纤陀螺的控温精度进行设计以使得在所述光纤陀螺的控温精度范围内光纤陀螺精度在0.01°/h时所述光纤敏感表头结构的变温速率小于或等于0.02℃/min以及光纤陀螺精度在0.001°/h时所述光纤敏感表头结构的变温速率小于0.01℃/min。

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