CN115494582B - 消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导及电磁耦合验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三轴光纤陀螺技术领域，提供一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导及电磁耦合验证方法。该消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，一侧所述金属驱动电极通过第一导线及第二导线为与金属驱动电极同侧的波导电极组的两个波导电极供电，所述第一导线及第二导线在陶瓷衬底表面所在的平面的投影不交叉。本发明通过改变第一导线和第二导线的设置方式，使第一导线和第二导线在陶瓷衬底表面所在的平面的投影不交叉设置，有效降低轴间裸波导的电磁耦合，增强抗电磁干扰能力，提高裸波导的稳定性。

Description

消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导及电磁耦合验证方法

技术领域

本发明涉及三轴光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导及电磁耦合验证方法。

背景技术

三轴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。基于三轴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、陆用车载、舰艇导航等领域。

随着三轴光纤陀螺技术的进步，三轴光纤陀螺的系统应用逐渐推广，高精度三轴光纤陀螺的应用需求日益迫切，尤其是在一些长航时高精度水面、水下应用场合，要求三轴光纤陀螺不仅精度高还要求陀螺连续可靠工作。为了达到陀螺高精度设计目的，兼顾小型化和降低热应力，通常采用不带金属外壳封装的裸陶瓷波导（简称裸波导），以此降低金属壳在高低温下与陶瓷产生热应力进而导致波导产生额外相位误差，相对于单轴陀螺而言，三轴陀螺在电磁设计以及元器件的指标等方面的要求较单轴陀螺更为严格。

然而，三轴陀螺一体化结构设计导致各轴的独立性遭到破坏，增加了各轴之间的相互影响和耦合误差。现有的三轴光纤陀螺，完成陀螺光路和线路装配后，将其置入惯导系统结构后，惯导系统测试发现多套陀螺样本常温零偏稳定性指标超差，表现为陀螺零偏出现较大的随机性误差，零偏稳定性显著劣化。

目前，行业内针对上述三轴光纤陀螺轴间的电磁干扰普遍采用电磁屏蔽式被动防护方法，无法对裸封装波导的影响进行分析以及无法对影响主动进行消除。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导及电磁耦合验证方法，实现对裸波导间电磁耦合诱发的零偏误差进行有效消除，提高裸波导的稳定性。

本发明提供一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，包括陶瓷衬底，所述陶瓷衬底的上表面设有两侧金属驱动电极，两侧金属驱动电极通过跨阻连接，所述陶瓷衬底的上表面还设有两侧的波导电极组，波导电极组位置与金属驱动电极对应，所述波导电极组包括两个上下设置的波导电极，光波导设于两个上下设置的波导电极之间，一侧所述金属驱动电极通过第一导线及第二导线为与金属驱动电极同侧的波导电极组的两个波导电极供电，所述第一导线及第二导线在陶瓷衬底表面所在的平面的投影不交叉。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述第一导线连接在金属驱动电极与下侧的波导电极之间，第二导线连接在下侧的波导电极与上侧的波导电极之间。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述第一导线连接在金属驱动电极与上侧的波导电极之间，第二导线连接在上侧的波导电极与下侧的波导电极之间。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述第一导线及第二导线分别设于一侧的波导电极组的两端。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述光波导为铌酸锂波导。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述第一导线及第二导线与金属驱动电极及波导电极之间的焊点为圆形或弧形。

本发明还提供一种电磁耦合验证方法，用于验证如上任一项所述的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述方法用于三轴正交陀螺，所述三轴正交陀螺包括三个正交设置的陀螺，包括如下步骤：

S10、在空间上模拟构建三个陀螺的裸波导的第一导线及第二导线；

S20、设定陀螺的本征频率，第一导线的长度及半径，第二导线的长度及半径，金属驱动电极的长度，一侧波导电极组的两个上下设置的波导电极中心间距及半波电压；

S30、以其中一个陀螺的裸波导为源，测量电磁辐射耦合到接收端剩余任意一个陀螺的裸波导的耦合电压值；

S40、通过步骤S30所得的耦合电压值得到接收端陀螺零偏误差，判断电磁耦合情况。

根据本发明提供的一种电磁耦合验证方法，步骤S40中，若耦合电压值小于或等于1uV或接收端陀螺的零偏误差小于或等于0.01º/h，判断电磁耦合合格。

根据本发明提供的一种电磁耦合验证方法，在步骤S20后还包括如下步骤：

S41、若耦合电压值大于1uV或接收端陀螺的零偏误差大于0.01º/h，判断电磁耦合不合格，则返回步骤S20，修改设定的第一导线及第二导线长度及半径。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明提供的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导及电磁耦合验证方法，包括陶瓷衬底及设与陶瓷衬底上的两侧金属驱动电极，两侧金属驱动电极通过跨阻连接，在陶瓷衬底上设有两侧的波导电极组，波导电极组位置与金属驱动电极对应，所述波导电极组包括两个上下设置的波导电极，光波导设于两个上下设置的波导电极之间，一侧所述金属驱动电极通过第一导线及第二导线为与金属驱动电极同侧的波导电极组的两个波导电极供电，所述第一导线及第二导线在陶瓷衬底表面所在的平面的投影不交叉，通过改变第一导线和第二导线的设置方式，使第一导线和第二导线在陶瓷衬底表面所在的平面的投影不交叉设置，有效降低轴间裸波导的电磁耦合，增强抗电磁干扰能力，提高裸波导的稳定性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导的实施例一的结构示意图；

图2是本发明提供的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导的实施例二的结构示意图；

图3是本发明提供的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导的实施例三的结构示意图；

图4是本发明提供的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导的实施例四的结构示意图；

图5是本发明提供的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导的实施例五的结构示意图。

附图标记：

1、金属驱动电极；2、陶瓷衬底；3、跨阻；41、上侧的波导电极；42、下侧的波导电极；5、光波导；61、第一导线；62、第二导线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1至图5描述本发明的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，包括陶瓷衬底2及设与陶瓷衬底2上的两侧金属驱动电极1，两侧金属驱动电极1通过跨阻3连接，在陶瓷衬底2上设有两侧的波导电极组，波导电极组位置与金属驱动电极1对应，所述波导电极组包括两个上下设置的波导电极，光波导5设于两个上下设置的波导电极之间，一侧所述金属驱动电极1通过第一导线61及第二导线62为与金属驱动电极1同侧的波导电极组的两个波导电极供电，所述第一导线61及第二导线62在陶瓷衬底2表面所在的平面的投影不交叉。可以理解的是，本实施例中的裸波导包括陶瓷衬底2、光波导5和两组波导电极组，陶瓷衬底2的上表面设置有两个金属驱动电极1，设定为第一金属驱动电极和第二金属驱动电极，第一金属驱动电极和第二金属驱动电极之间通过跨阻3连接。

进一步地，光波导5和两组波导电极组均固定设置于陶瓷衬底2的上表面，且光波导5和两组波导电极组设置于两个金属驱动电极1的同一侧。其中，每组波导电极组分别包括两个波导电极，同组的两个波导电极位于光波导5的两侧。需要说明的是，波导电极组与金属驱动电极1一一对应，设定两组波导电极组为第一波导电极组和第二波导电极组，其中，第一波导电极组包括第一波导电极和第二波导电极，第二波导电极组包括第三波导电极和第四波导电极，本实施例中第一金属驱动电极与第一波导电极组对应连接，第二金属驱动电极与第二波导电极组对应连接，即第一金属驱动电极与第一波导电极和第二波导电极对应，第二金属驱动电极与第三波导电极和第四波导电极对应。

进一步地，第一金属驱动电极通过第一导线61和第二导线62与第一波导电极组导电连接，第二金属驱动电极通过第一导线61和第二导线62与第二波导电极组导电连接，需要说明的是，本实施例一至五中，第一导线61设置两个，第二导线62设置两个。

具体的，第一金属驱动电极通过第一导线61与第一波导电极导电连接，第一金属驱动电极通过第二导线62与第二波导电极导电连接。第二金属驱动电极通过第一导线61与第三波导电极导电连接，第二金属驱动电极通过第二导线62与第四波导电极导电连接。

进一步地，第一金属驱动电极对应的第一导线61和第二导线62在陶瓷衬底2的上表面所在的平面的投影不交叉，有效防止第一导线61和第二导线62之间电磁耦合；同样的，第二金属驱动电极对应的第一导线61和第二导线62在陶瓷衬底2的上表面所在的平面的投影不交叉，有效防止第一导线61和第二导线62之间电磁耦合。进而，防止裸波导诱导零偏误差，提高裸波导的稳定性。

本发明中涉及的第一导线61和第二导线62在陶瓷衬底2的上表面所在的平面的投影不交叉是指，如图1至图4所示，实施例一、实施例二、实施例三和实施例四中，第一导线61和第二导线62在陶瓷衬底2的上表面所在的平面的投影平行，且第一导线61和第二导线62均垂直于波导电极，实现将第一导线61和第二导线62的长度调整至最短尺寸，电磁耦合最低；如图5所示，实施例五中，第一导线61和第二导线62在陶瓷衬底2的上表面所在的平面的投影倾斜但不相交。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述第一导线61连接在金属驱动电极1与下侧的波导电极42之间，第二导线62连接在下侧的波导电极42与上侧的波导电极41之间。可以理解的是，如图1所示，本实施例一中，金属驱动电极1通过第一导线61与位于光波导5和金属驱动电极1之间的波导电极导电连接，即上述的下侧的波导电极42。而两个波导电极中相对远离金属驱动电极1的波导电极，即上侧的波导电极41，通过第二导线62与下侧的波导电极42导电连接，也就是说，金属驱动电极1通过第一导线61与下侧的波导电极42导电连接，下侧的波导电极42通过第二导线62与上侧的波导电极41导电连接，即实现了金属驱动电极1与上侧的波导电极41之间的导电连接。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述第一导线61连接在金属驱动电极1与上侧的波导电极41之间，第二导线62连接在上侧的波导电极41与下侧的波导电极42之间。可以理解的是，如图2所示，本实施例二的上侧的波导电极41与上述实施例一中设定的上侧的波导电极41相同，本实施例二中的下侧的波导电极42与上述实施例一中设定的下侧的波导电极42相同。也就是说，本实施例中，金属驱动电极1通过第一导线61与上侧的波导电极41导电连接，上侧的波导电极41通过第二导线62与下侧的波导电极42导电连接，即，金属驱动电极1通过上侧的波导电极41与下侧的波导电极42过渡导电连接。

综上，通过设定第一导线61和第二导线62的导电设置方式，与现有技术相比，可有效缩短第一导线61或第二导线62的长度，进而缩短导线的飞接长度，降低天线收发作用，同时，有效降低裸波导之间的电磁耦合。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述第一导线61及第二导线62分别设于一侧的波导电极组的两端。可以理解的是，为了增加第一导线61和第二导线62之间的间距，进一步防止导线之间的电磁耦合，如图1和图2所示，实施例一和实施例二中，第一导线61的第一端与金属驱动电极1连接，第一导线61的第二端与下侧的波导电极42的第一端连接，下侧的波导电极42的第二端与第二导线62的第一端连接，第二导线62的第二端与上侧的波导电极41的第二端连接；或者，第一导线61的第一端与金属驱动电极1连接，第一导线61的第二端与上侧的波导电极41的第一端连接，上侧的波导电极41的第二端与第二导线62的第一端连接，第二导线62的第二端与下侧的波导电极42的第二端连接。其中，需要说明的是，同组的上侧的波导电极41的第一端与下侧的波导电极42的第一端与另一组的波导电极组的距离相同。

参见图3，在实施例三中，第一导线61的两端分别与金属驱动电极1和下侧的波导电极42连接，第二导线62的两端分别与金属驱动电极1和上侧的波导电极41连接。其中，第一导线61的设置位置位于下侧的波导电极42的端部，第二导线62的设置位置位于上侧的波导电极41的中部。

参见图4，在实施例四中，第一导线61的两端分别与金属驱动电极1和下侧的波导电极42连接，第二导线62的两端分别与下侧的波导电极42和上侧的波导电极41连接。其中，第一导线61的设置位置位于下侧的波导电极42的端部，第二导线62的设置位置位于上侧的波导电极41的中部。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述光波导5为铌酸锂波导。本实施例中的光波导5优选设置为铌酸锂波导。

根据本发明提供的一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述第一导线61及第二导线62与金属驱动电极1及波导电极之间的焊点为圆形或弧形。可以理解的是，第一导线61的端部通过焊接的方式与金属驱动电极1和/或波导电极连接，且焊点设置为圆形或弧形；同样的，第二导线62的端部通过焊接的方式与金属驱动电极1和/或波导电极连接，且焊点设置为圆形或弧形。与现有技术相比，将焊点设置为圆形或弧形，有效避免第一导线61和第二导线62的端部形成尾丝，进而消除电场的天线效应，增强裸波导抗电磁干扰能力。

下面对本发明提供的电磁耦合验证方法进行描述，下文描述的电磁耦合验证方法与上文描述的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导可相互对应参照。

本发明还提供一种电磁耦合验证方法，用于验证如上任一项所述的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述方法用于三轴正交陀螺，所述三轴正交陀螺包括三个正交设置的陀螺，包括如下步骤：

S10、在空间上模拟构建三个陀螺的裸波导的第一导线及第二导线；

S20、设定陀螺的本征频率，第一导线的长度及半径，第二导线的长度及半径，金属驱动电极的长度，一侧波导电极组的两个上下设置的波导电极中心间距及半波电压；

S30、以其中一个陀螺的裸波导为源，测量电磁辐射耦合到接收端剩余任意一个陀螺的裸波导的耦合电压值；

S40、通过步骤S30所得的耦合电压值得到接收端陀螺零偏误差，判断电磁耦合情况。

根据本发明提供的一种电磁耦合验证方法，步骤S40中，若耦合电压值小于或等于1uV或接收端陀螺的零偏误差小于或等于0.01º/h，判断电磁耦合合格。

根据本发明提供的一种电磁耦合验证方法，在步骤S20后还包括如下步骤：

S41、若耦合电压值大于1uV或接收端陀螺的零偏误差大于0.01º/h，判断电磁耦合不合格，则返回步骤S20，修改设定的第一导线及第二导线长度及半径，进而执行步骤S30、S40。

本发明实施例提供的一种电磁耦合验证方法，具体包括如下步骤：

首先，需要解释说明的是，系统测试发现多套三轴光纤陀螺样本常温零偏出现较大的随机性误差，零偏稳定性显著劣化，改变可变量，可变量包括但不限于温度和温度导数，故障仍存在，以确定可改变量与零偏稳定性无相关性；进而，更换不同型号的线路板，故障依然存在，可以排除三轴光纤陀螺环圈和线路器件性能劣化影响零偏稳定性的可能，并将故障位置定位在三轴光纤陀螺环圈组件；关闭其他环圈组件，对Z轴单一环圈组件独立测试，发现零偏随机漂移超差问题现象消失；对三轴光纤陀螺各轴的环圈组件进行独立屏蔽，零偏劣化现象消失，确定误差为轴间电磁干扰所致；对裸波导进行独立电磁屏蔽试验，独立电磁屏蔽材料为金属薄片，且金属薄片为铜箔或者铝箔，零偏劣化现象消失，将故障进一步定位指向裸波导存在电磁干扰，即三轴光纤陀螺环圈组件中裸波导电磁耦合诱发零偏误差；在裸波导的波导芯片上，靠近电路板的两个电极引线分别用双端平面短引线非交叉方式，将飞跃波导上空的弧形搭接导线方式改为内置集成平直导线，缩短金线飞接长度，降低天线接收作用，以使波导间电磁耦合降低一个数量级；

本实施例针对一对相距5cm的裸陶瓷封装波导，按照正弦电磁波辐射接收模式，明确环圈本征频率、电极搭接金线长度和半径、两波导电极间距、半波电压等相关边界条件，分析得出改进前电磁耦合达到uV量级；

本实施例方法包含的参数有：电极间距5cm、环圈本征频率200KHz、搭接金线长度5mm、金线半径0.125mm、电极极板长度3mm和半波电压1.5V；

进一步的，光纤陀螺实际上一般都由具体的一个环圈来敏感转速，垂直于环圈的中心线就是敏感轴。搭配相关的光源和线路以及外部壳体配合作为一个整机单轴陀螺。此单轴陀螺为一轴陀螺。其中环圈以及波导是光学最为核心敏感器件，它们的组合叫做环圈组件。与单轴陀螺相对应的还有三轴陀螺，通常三个环圈组件正交分布，共享一个光源和线路。

进一步的，为了叙述方便，以下描述以Z轴超差为例，进行解释说明：

本发明制定合理的分析定位过程方法，找到诱发零偏随机漂移超差的直接原因，并提出降低误差辐射源和辐射接收的具体方法，通过仿真分析验证措施方法有效性，本发明首先通过观察零偏变化及重复性，发现上述零偏稳定性与温度及温度导数无相关性；

更换正常的线路板现象依然存在，该分析实验排除了三轴光纤陀螺环圈和线路器件性能劣化可能；

关闭其他环圈组件，对Z轴单一环圈组件独立测试发现零偏随机漂移超差问题现象消失，从而定位为轴间互相影响；

为了对问题器件更准确的定位，接下来对波导进行独立磁屏蔽，采用铜箔对Z轴环圈组件进行完全金属遮蔽，然后将原环圈组件按工艺要求安装固定于原来位置，对铜箔防护陀螺进行常温试验，结果显示，防护后陀螺自测零偏稳定性指标均合格，超差问题消失，从而确定为波导受到外部电磁干扰所知致，上述验证了一个具体陀螺环圈组件受到电磁干扰引起陀螺零偏误差的实验分析定位过程，零偏劣化现象消失，从而将陀螺零偏异常确定为轴间电磁干扰；

在前文描述环圈组件误差定位试验基础上，对故障陀螺进一步开展裸波导分离定位试验，诊断波导对陀螺故障的影响，首先对波导单独电磁屏蔽试验，因环圈组件中的裸波导均为裸陶瓷封装，该部分屏蔽试验中，对裸波导外加一层屏蔽罩，对其进行单独屏蔽防护处理，屏蔽罩材质包括为铜箔、铁镍合金软磁材料，完成多套波导屏蔽防护陀螺级验证试验，结果均合格，无超差问题出现，该试验结果将故障定位直接指向裸波导存在电磁干扰，证实波导间的电磁耦合是诱发零偏随机漂移超差问题的原因。

为了验证上述分析定位，对上述结构进行了仿真分析，具体模型用到的参数见表一。

上述中本发明提出零偏误差消除的方法，是改变电极间金线飞线方式采取内置集成方式，将两根间距很近的驱动金线分别处于波导电极的两端。

芯片上分别有一根内置金线连接一对波导电极，减少横跨金线，摒弃原来电极空间交叉分布的拓扑，采用双端电极短引线平面非交叉方式，将飞跃波导上空的弧形搭接引线方式改为内置集成平直引线，缩短飞接长度，降低天线收发作用，有效降低波导间电磁耦合，采用该集成引线结构金线的焊接点不锁球，没有尾丝，用此方法做出多支器件，经测试均未出现明显零偏稳定性劣化的问题，通过改变金丝键合方式，不留键合尾丝，消除器件电场的天线效应，增强器件抗电磁干扰的能力。

通过改变波导的电极分布，发现减少电极根数、长度或者减少空间交叉，会使得感生电压减小，减少天线长度或者减少天线空间跨桥可以降低辐射。

表一：材料信息

名称	值	描述
			f0	200kHz	环圈本征频率
ch	0.005m	搭接金线长度
			cr	1.25E−4m	金线半径
a	0.003m	电极极板长度
			b	0.05m	两波导极板中心间距
V<sub>π</sub>	1.5V	半波电压

综上所述，陀螺Z轴常温零偏稳定性超差定位故障为环圈组件裸波导，器件级归零确认原陶瓷裸封装波导设计存在电磁干扰效应，从而影响陀螺零偏稳定性，定位故障为器件型号为陶瓷裸封装，且金丝键合时第二键合点尾丝过长，形成天线效应，接收到干扰信号噪声，从而影响到陀螺的零偏稳定性，通过改变器件键合方式、长度及加装屏蔽罩，可以有效消除光纤陀螺在使用中的零偏稳定性劣化，满足使用要求。

本发明方法不仅适用于三轴光纤陀螺，而且对紧凑型双轴陀螺以及单轴多轴混合型陀螺同样适用，特别适用于波导没有磁屏蔽条件下各轴之间的本征频率频差达到1Hz量级或者轴间波导距离不超过5cm的情况。

本发明还提供一种光纤陀螺，包括如上任一项所述的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明提供的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导及电磁耦合验证方法，包括陶瓷衬底及设与陶瓷衬底上的两侧金属驱动电极，两侧金属驱动电极通过跨阻连接，在陶瓷衬底上设有两侧的波导电极组，波导电极组位置与金属驱动电极对应，所述波导电极组包括两个上下设置的波导电极，光波导设于两个上下设置的波导电极之间，一侧所述金属驱动电极通过第一导线及第二导线为与金属驱动电极同侧的波导电极组的两个波导电极供电，所述第一导线及第二导线在陶瓷衬底表面所在的平面的投影不交叉，通过改变第一导线和第二导线的设置方式，使第一导线和第二导线在陶瓷衬底表面所在的平面的投影不交叉设置，有效降低轴间裸波导的电磁耦合，增强抗电磁干扰能力，提高裸波导的稳定性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，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各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，包括陶瓷衬底，所述陶瓷衬底的上表面设有两侧金属驱动电极，两侧金属驱动电极通过跨阻连接，所述陶瓷衬底的上表面还设有两侧的波导电极组，波导电极组位置与金属驱动电极对应，所述波导电极组包括两个上下设置的波导电极，光波导设于两个上下设置的波导电极之间，其特征在于，一侧所述金属驱动电极通过第一导线及第二导线为与金属驱动电极同侧的波导电极组的两个波导电极供电，所述第一导线及第二导线在陶瓷衬底表面所在的平面的投影不交叉，所述光波导为铌酸锂波导。

2.根据权利要求1所述的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，其特征在于，所述第一导线连接在金属驱动电极与下侧的波导电极之间，第二导线连接在下侧的波导电极与上侧的波导电极之间。

3.根据权利要求1所述的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，其特征在于，所述第一导线连接在金属驱动电极与上侧的波导电极之间，第二导线连接在上侧的波导电极与下侧的波导电极之间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，其特征在于，所述第一导线及第二导线分别设于一侧的波导电极组的两端。

5.根据权利要求4所述的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，其特征在于，所述第一导线及第二导线与金属驱动电极及波导电极之间的焊点为圆形或弧形。

6.一种电磁耦合验证方法，用于验证权利要求1至5任一项所述的消除光纤陀螺轴间零偏误差的裸波导，所述方法用于三轴正交陀螺，所述三轴正交陀螺包括三个正交设置的陀螺，其特征在于，包括如下步骤：

S10、在空间上模拟构建三个陀螺的裸波导的第一导线及第二导线；

S20、设定陀螺的本征频率，第一导线的长度及半径，第二导线的长度及半径，金属驱动电极的长度，一侧波导电极组的两个上下设置的波导电极中心间距及半波电压；

S30、以其中一个陀螺的裸波导为源，测量电磁辐射耦合到接收端剩余任意一个陀螺的裸波导的耦合电压值；

S40、通过步骤S30所得的耦合电压值得到接收端陀螺零偏误差，判断电磁耦合情况。

7.根据权利要求6所述的电磁耦合验证方法，其特征在于，步骤S40中，若耦合电压值小于或等于1uV或接收端陀螺的零偏误差小于或等于0.01º/h，判断电磁耦合合格。

8.根据权利要求7所述的电磁耦合验证方法，其特征在于，在步骤S40还包括如下步骤：

S41、若耦合电压值大于1uV或接收端陀螺的零偏误差大于0.01º/h，判断电磁耦合不合格，则返回步骤S20，修改设定的第一导线及第二导线长度及半径。

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