CN115031761A - 一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤陀螺光纤环制备工装及方法，具体涉及一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装及方法，用于现有光纤环模块制备方法不能够从根本上消除粘接应力，且后续的二次粘接可能导致光纤环性能降低的不足之处。该消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装包括绕环工装和模块结构工装，绕环工装用于绕制光纤环，其包括第一挡板、绕纤环和第二挡板，其中第二挡板可作为模块结构工装的衬板，进而避免了光纤环的二次粘接，保证了光纤环性能。同时，本发明提供一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备方法。

Description

一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装及方法

技术领域

本发明涉及光纤陀螺光纤环制备工装及方法，具体涉及一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装及方法。

背景技术

光纤陀螺具有抗冲击、灵敏度高、寿命长、动态范围大、启动时间短等优点，已被广泛应用于惯性导航系统中。温度问题是高精度光纤陀螺研制过程中的关键瓶颈技术之一，光纤环受温度的影响较大，温度的轻微变化会使光纤环的内部应力发生变化，导致光纤陀螺输出发生明显漂移。为了减小外界温度变化对光纤环的影响，光纤环在绕制时通常采用多极对称绕法，使距离中点相等距离的光纤处于紧邻的位置，从而具有接近相等的温度和应力分布。

光纤环绕制完成后，需要进行光纤环的粘接。粘接过程是将光纤环的一个侧面与结构件的表面固定在一起，固定的介质通常使用粘接力强的环氧树脂胶水。这种粘接的方式保持了传统光纤陀螺的全固态结构，可以保证光纤陀螺在强的振动、冲击环境下不会产生较大的输出信号漂移。但随之产生了另外一个问题：光纤环应力分布对称性不高。粘接后的光纤环只有一个侧面被环氧树脂胶水固定在了结构件上，位于粘结面上的光纤受到了很大的应力，而其他位置的光纤没有受到粘接应力的影响，从而造成了光纤环应力分布的对称性被破坏，最终影响光纤陀螺的性能。

为了改善光纤环粘接时造成的应力不对称性，中国专利CN109405849A、CN109578401A提出优化光纤环粘接方式，中国专利CN109141480A在粘接面绕制一层单模光纤作为隔热层。上述方法对改善光纤环粘接应力起到了一定的效果，但是还不能够从根本上消除粘接应力，光纤环在绕制固化完成后还是需要从绕环工装上拆下在模块结构件上进行二次粘接，该步骤加大了降低光纤环性能的可能性。因此，如何进一步消除粘接应力，提高光纤环性能，已成为领域内技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有光纤环模块制备方法不能够从根本上消除粘接应力，且后续的二次粘接可能导致光纤环性能降低的不足之处，而提供一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装及方法。

为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：

一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，其特殊之处在于：包括绕环工装和模块结构工装；

所述绕环工装包括第一挡板、第二挡板，以及位于第一挡板和第二挡板之间的绕纤环，所述第一挡板第二挡板和绕纤环外侧面之间构成容纳待绕制光纤的第一环形凹槽；

所述模块结构工装为一体结构，包括同心设置的第一圆环和第二圆环，以及位于第一圆环和第二圆环一侧的底板，所述第一圆环、第二圆环另一侧的端面齐平；所述第一圆环外侧面、第二圆环内侧面和底板之间构成容纳光纤环的第二环形凹槽，第二环形凹槽轴向长度大于第一环形凹槽轴向长度，第二环形凹槽内径小于第一环形凹槽内径。

进一步地，所述底板为与第二圆环同心设置的圆形平板，底板直径与第二圆环外径相同。

进一步地，所述绕纤环包括两个半环。

进一步地，所述第二挡板形状为与底板外径相同的圆形平板。

进一步地，所述绕纤环、第一挡板和第二挡板之间通过螺钉固定。

同时，本发明还提供一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备方法，其特殊之处在于，采用上述消除粘接应力的无骨架光纤环制备工装，包括如下步骤：

步骤(1)：对第一挡板与待绕制光纤的接触面、绕纤环与待绕制光纤的接触面使用脱模剂进行处理，对第二挡板与待绕制光纤的接触面进行喷砂处理；

步骤(2)：固定第一挡板、绕纤环和第二挡板构成容纳待绕制光纤的第一环形凹槽，将待绕制光纤采用多极对称绕法进行绕制；

步骤(3)：将绕制完成的光纤环进行固化后，拆除第一挡板和绕纤环；

步骤(4)：将粘结光纤环的第二挡板与模块结构工装扣合连接，使光纤环位于第二环形凹槽内，并进行固定，得到无骨架光纤环模块。

进一步地，所述第二挡板与模块结构工装之间采用螺钉或焊接方式固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明公开了一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，包括绕环工装和模块结构工装，绕环工装用于绕制光纤环，其包括第一挡板、绕纤环和第二挡板，其中第二挡板可作为模块结构工装的衬板，进而避免了光纤环的二次粘接，保证了光纤环性能。

(2)基于上述消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，本发明公开了一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备方法，取消了现有方法中光纤环与结构件的粘接和固化过程，仅用在光纤环绕制完成进行一次固化即可完成光纤环模块装配，从根本上消除了光纤环与结构件粘接产生的粘接应力，从而大大提升了光纤陀螺的性能。

附图说明

图1为本发明一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装实施例中绕环工装的结构示意图；

图2为本发明实施例中绕环工装的轴测结构示意图；

图3为本发明实施例中模块结构工装的轴测结构示意图；

图4为本发明实施例中模块结构工装的结构示意图；

图5为图4的A-A向剖视图。

附图标记说明如下：1-绕环工装，11-第一挡板，12-第二挡板，13-绕纤环，14-第一环形凹槽；2-模块结构工装，21-第一圆环，22-第二圆环，23-底板，24-第二环形凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地说明。

参照图1至图5，一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，包括绕环工装1和模块结构工装2。

绕环工装1包括绕纤环13，以及位于绕纤环13两侧的第一挡板11和第二挡板12，绕纤环13包括两个半环，绕纤环13、第一挡板11和第二挡板12之间通过螺钉固定，第一挡板11、第二挡板12和绕纤环13外侧面之间构成容纳待绕制光纤的第一环形凹槽14。

模块结构工装2为一体结构，包括同心设置的第一圆环21和第二圆环22，以及位于第一圆环21和第二圆环22一侧的底板23，底板23为与第二圆环22同心设置的圆形平板，底板23直径与第二圆环22外径相同，第一圆环21外侧面、第二圆环22内侧面和底板23之间构成容纳光纤环的第二环形凹槽24。

第二挡板12为与底板23外径相同的圆形平板。

基于上述消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，本发明提供一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：对第一挡板11与待绕制光纤的接触面、绕纤环13与待绕制光纤的接触面使用脱模剂进行处理，便于在步骤(3)拆除第一挡板11和绕纤环13；对第二挡板12与待绕制光纤的接触面进行喷砂处理，使得粘接更加紧固；

步骤(2)：通过螺钉固定第一挡板11、第二挡板12和绕纤环13构成容纳待绕制光纤的第一环形凹槽14，将待绕制光纤采用多极对称绕法进行绕制；

步骤(3)：将绕制完成的光纤环进行固化后，拆除第一挡板11和绕纤环13；

步骤(4)：将粘结光纤环的第二挡板12与模块结构工装2扣合，使光纤环位于第二环形凹槽24内，且不与第二环形凹槽24内表面接触，采用螺钉固定第二挡板12与模块结构工装2，得到无骨架光纤环模块。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，其特征在于：包括绕环工装(1)和模块结构工装(2)；

所述绕环工装(1)包括第一挡板(11)、第二挡板(12)，以及位于第一挡板(11)和第二挡板(12)之间的绕纤环(13)，所述第一挡板(11)、第二挡板(12)和绕纤环(13)外侧面之间构成容纳待绕制光纤的第一环形凹槽(14)；

所述模块结构工装(2)为一体结构，包括同心设置的第一圆环(21)、第二圆环(22)，以及位于第一圆环(21)和第二圆环(22)一侧的底板(23)，所述第一圆环(21)、第二圆环(22)另一侧的端面齐平；所述第一圆环(21)外侧面、第二圆环(22)内侧面和底板(23)之间构成容纳光纤环的第二环形凹槽(24)，第二环形凹槽(24)轴向长度大于第一环形凹槽(14)轴向长度，第二环形凹槽(24)内径小于第一环形凹槽(14)内径。

2.根据权利要求1所述的一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，其特征在于：所述底板(23)为与第二圆环(22)同心设置的圆形平板，底板(23)直径与第二圆环(22)外径相同。

3.根据权利要求2所述的一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，其特征在于：所述绕纤环(13)包括两个半环。

4.根据权利要求3所述的一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，其特征在于：所述第二挡板(12)为与底板(23)外径相同的圆形平板。

5.根据权利要求4所述的一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备工装，其特征在于：所述第一挡板(11)、第二挡板(12)与绕纤环(13)之间通过螺钉固定。

6.一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一所述的一种消除粘接应力的无骨架光纤环制备工装，包括如下步骤：

步骤(1)：对第一挡板(11)与待绕制光纤的接触面、绕纤环(13)与待绕制光纤的接触面使用脱模剂进行处理，对第二挡板(12)与待绕制光纤的接触面进行喷砂处理；

步骤(2)：固定第一挡板(11)、第二挡板(12)和绕纤环(13)构成容纳待绕制光纤的第一环形凹槽(14)，将待绕制光纤采用多极对称绕法进行绕制；

步骤(3)：将绕制完成的光纤环进行固化后，拆除第一挡板(11)和绕纤环(13)；

步骤(4)：将粘结光纤环的第二挡板(12)与模块结构工装(2)扣合连接，使光纤环位于第二环形凹槽(24)内，并进行固定，得到无骨架光纤环模块。

7.根据权利要求6所述的一种消除粘接应力的无骨架光纤环模块制备方法，其特征在于：所述第二挡板(12)与模块结构工装(2)之间采用螺钉或焊接方式固定。

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