CN116045949A - 一种高精度高可靠性的光纤陀螺及其工作方法 - Google Patents

一种高精度高可靠性的光纤陀螺及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高精度高可靠性的光纤陀螺及其工作方法，属于光纤陀螺技术领域，包括环圈组件，环圈组件包括安装于屏蔽盒内的高精度光纤环圈和低精度光纤环圈，屏蔽盒包括水平S型扫掠结构，高精度光纤环圈和低精度光纤环圈分别从正反同轴的方向安装到水平S型扫掠结构的两侧，二者独立盘纤，组成单轴冗余环圈组件。本发明不但安装简单、结构可靠、具有很高的力学特性，而且可实现高、低精度光纤环圈在极限环境条件下的稳定输出。

Description

一种高精度高可靠性的光纤陀螺及其工作方法
技术领域
本发明属于光纤陀螺技术领域，尤其是涉及一种高精度高可靠性的光纤陀螺及其工作方法。
背景技术
光纤陀螺是一种用于惯性导航的光纤传感器。因其无活动部件高速转子，称为固态陀螺仪。
光纤陀螺由于是固态陀螺，因此具有诸多优点，例如精度范围覆盖广泛，其中高精度光纤陀螺精度可达到万分之一度量级，低精度光纤陀螺也可制成度量级。
但不同精度的光纤陀螺也有不同的特点和缺点，高精度光纤陀螺虽然零偏稳定性高，角度随机游走系数高，但是其环境适应性相对较差，在高量级振动和大冲击的情况下无法稳定输出，而低精度光纤陀螺虽然精度较低，但是其自身绕环直径小，纤长较短，因此具有很强的环境适应能力。
授权公告号CN109579822B的中国发明专利中公开了一种采用双环结构的光纤陀螺仪，该专利公开了在有限空间内，使用同等光纤长度的光纤陀螺，在不增加单个光纤环光纤长度的前提下，提高光纤陀螺的精度，且使其精度达到最高。但该专利虽然使用两个同等尺度的光纤环圈提升了了精度，但轴向尺寸上必然是单个环圈的两倍以上，占用空间大、成本较高，且无法解决高精度光纤环圈环境适应性差的问题，对提高光纤陀螺可靠性没有好处。
因此，研发一种高精度高可靠性的光纤陀螺，实现高精度光纤陀螺的高可靠性应用是十分必要的。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种高精度高可靠性的光纤陀螺及其工作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高精度高可靠性的光纤陀螺，包括环圈组件，所述环圈组件包括高精度光纤环圈和低精度光纤环圈，所述高精度光纤环圈和低精度光纤环圈安装于屏蔽盒内，所述屏蔽盒包括水平S型扫掠结构，所述高精度光纤环圈和低精度光纤环圈分别从正反同轴的方向粘接到水平S型扫掠结构的两侧，二者独立盘纤，所述水平S型扫掠结构正反两个止口分别焊接有屏蔽盖。
本发明还包括Y波导、耦合器和信号处理电路，所述Y波导包括第一Y波导和第二Y波导，所述第一Y波导的双端与高精度光纤环圈相连，所述第二Y波导的双端与低精度光纤环圈相连，所述信号处理电路包括依次连接的光电探测器、前置放大器、A/D转换器和FPGA数字处理单元，所述第一Y波导和第二Y波导分别通过光开关与耦合器相连，所述耦合器分别连接光源和光电探测器。
所述FPGA数字处理单元包括采集模块、切换控制模块和角速度输出反馈模块，所述采集模块用于采集A/D转换器转换输出的数字量值；所述切换控制模块用于将采集模块采集到数字量值进行比较处理，并根据比较结果控制光开关的切换；所述角速度输出反馈模块用于将采集模块采集到数字量值转化为角速度信息输出，一路输出至显示终端，一路输出反馈至Y波导形成闭环。
所述水平S型扫掠结构的截面呈S形，该水平S型扫掠结构包括高精度光纤环圈粘接凹槽和低精度光纤环圈粘结凹槽，所述高精度光纤环圈粘接凹槽和低精度光纤环圈粘结凹槽同轴设置，该高精度光纤环圈粘接凹槽位于水平S型扫掠结构正面外圈位置，所述低精度光纤环圈粘结凹槽位于水平S型扫掠结构反面内圈位置，所述高精度光纤环圈粘接凹槽和低精度光纤环圈粘结凹槽之间设置有共用粘接壁。将屏蔽盒设计成水平S型扫掠结构，不但结构截面系数高，具有更大的抗弯刚度和抗扭刚度，而且在重量增加不明显的情况下，模态频率会有较大的提升。
所述屏蔽盒安装于基座上，所述光源与环圈组件同轴设置，位于环圈组件下方，所述基座包括方形的底座和位于底座中心位置的圆环状的凸台，所述光源嵌于凸台内侧设置。
所述屏蔽盒外侧设置有外罩，所述外罩包括罩体和安装法兰，所述安装法兰固定于罩体边缘位置，用于固定外罩和基座，所述罩体上设置有对外出线口。
所述Y波导和耦合器安装于水平S型扫掠结构中心位置，位于环圈组件的中轴线上，该中轴线位置还设置有盘纤槽，所述盘纤槽用于高精度光纤环圈、低精度光纤环圈、Y波导和耦合器和之间的连接；所述水平S型扫掠结构正面位于低精度光纤环圈粘结凹槽内侧设置有四个上表面圆柱凸台，所述上表面圆柱凸台用于安装信号处理电路；所述水平S型扫掠结构反面位于低精度光纤环圈粘结凹槽内侧设置有四个下表面凸台，所述下表面凸台用于将屏蔽盒和基座固定。
其中，所述屏蔽盖包括正面屏蔽盖和反面屏蔽盖，所述正面屏蔽盖焊接于高精度光纤环圈粘接凹槽的上安装止口，所述反面屏蔽盖焊接于低精度光纤环圈粘结凹槽的下安装止口。
其中，所述正面屏蔽盖和反面屏蔽盖上均设置有圆形盘纤墙、弧形导向槽和平直出纤槽。
本发明还提供了一种高精度高可靠性的光纤陀螺的工作方法，包括以下步骤：
S1、光源经过耦合器对外输出两路光信号，工作初始时，采用高精度光纤环圈工作，即光开关控制第一路光信号通过，第一路光信号经过光开关后进入第一Y波导，分别沿顺、逆时针在高精度光纤环圈内传播一圈后，两束光信号返回第一Y波导，发生干涉后进入耦合器；
S2、所述耦合器接收到第一Y波导传送的干涉光信号后，信号经光电探测器、前置放大器和A/D转换器进入FPGA数字处理单元进行处理，所述FPGA数字处理单元的采集模块采集A/D转换器转换后的数字量值
Figure SMS_1
，然后通过切换控制模块将
Figure SMS_2
与
Figure SMS_3
、
Figure SMS_4
比较，进而控制光开关切换，实现高精度光纤环圈和低精度光纤环圈的切换，所述
Figure SMS_5
的取值范围公式为：
Figure SMS_6
（1）
式（1）中，
Figure SMS_7
为A/D转换器转换后的数字量值，
Figure SMS_8
是高精度光纤环圈能测量的正向最大角速度对应的数字量值，
Figure SMS_9
是高精度光纤环圈能测量的反向最大角速度对应的数字量值，当
Figure SMS_10
的取值范围在式（1）的范围内，光开关继续控制第一路光信号通过，使高精度光纤环圈工作，当
Figure SMS_11
的取值范围在式（1）的范围外，则光开关控制第二路光信号通过，切换至低精度光纤环圈工作，用于应对恶劣环境。
S3、当该
Figure SMS_12
重新回到式（1）的范围内，则FPGA数字处理单元控制光开关切换至高精度光纤环圈光路，重新采用高精度光纤环圈工作，完成应对恶劣环境的一个工作循环。
在步骤S2中，所述FPGA数字处理单元的采集模块采集A/D转换器转换后的数字量值
Figure SMS_13
，在输入切换控制模块的同时，也输入角速度输出反馈模块，通过角速度输出反馈模块向显示终端输出
Figure SMS_14
和角速度信息，并向Y波导输出反馈角速度信息，形成闭环。
在步骤S2中，所述
Figure SMS_15
的计算方法为：
Figure SMS_16
（2）
式（2）中，k为数字量条纹转换系数，λ为光源平均波长，c为光速，L为高精度光纤环圈长度，D为高精度光纤环圈直径。
其中，k、
Figure SMS_17
和
Figure SMS_18
的具体计算方法为：
将本发明的光纤陀螺放置于转台上，选用高精度光纤环圈工作，
通过输入不同的角速度
Figure SMS_19
，得到对应的
Figure SMS_20
，
Figure SMS_21
与外界角速度
Figure SMS_22
的关系为：
Figure SMS_23
（3）
式（3）中，a为转换系数，此时，通过FPGA数字处理单元中对应外界输入角速度
Figure SMS_24
得到的
Figure SMS_25
，可以拟合出
Figure SMS_26
与外界角速度
Figure SMS_27
的曲线，在曲线中取呈线性关系的一段优选段，该优选段呈中心对称，超过该优选段的曲线会使高精度光纤环圈的精度降低、劣化，因此忽略。
所述优选段的上端点横坐标为b1，下端点横坐标为b2，所述横坐标b1对应的纵坐标即为
Figure SMS_28
，所述横坐标b2对应的纵坐标即为
Figure SMS_29
，由于
Figure SMS_30
和
Figure SMS_31
数值相等方向相反，因此，可将k确定：
Figure SMS_32
（4）
由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明设计两个不同尺寸的同轴光纤环圈（高精度光纤环圈要求精度优于0.01°/h，低精度光纤环圈要求精度优于0.1°/h）从两个方向分别安装到屏蔽盒中，组成单轴冗余环圈组件，环圈组件结构形式可靠，安装简单，屏蔽盒设计采用水平S型扫掠结构，并焊接屏蔽盖，具有很高的力学特性；屏蔽盒、屏蔽盖组成的屏蔽部分焊接热场距离相对较远，热影响区不重合，有利于屏蔽部分的焊接应力控制。
（2）本发明综合不同精度光纤环圈的优势，合理构建屏蔽盒结构形式，不占用额外空间。水平S型扫掠结构的屏蔽盒结构紧凑，模态频率高，成本低，抗振抗冲性能提升。
（3）本发明的光电探测器实现高、低精度光纤环圈在极限环境条件下的稳定输出，在环境条件恶劣的情况下，根据
Figure SMS_33
选择判断电路切换至低精度光纤环圈工作模式，恶劣条件过后再切换回高精度光纤环圈工作模式，工作模式根据外界环境变化实时进行切换，保证光纤陀螺信号输出稳定，提升光纤陀螺可靠性，即通过冗余低精度光纤环圈的方式，极大扩展了光纤陀螺的应用范围。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1是本发明的爆炸图。
图2是本发明的剖视图。
图3是本发明屏蔽盒正面的结构示意图。
图4是本发明屏蔽盒反面的结构示意图。
图5是本发明正面屏蔽盖的结构示意图。
图6是本发明基座的结构示意图。
图7是本发明外罩的结构示意图。
图8是本发明水平S型扫掠结构的模态仿真图。
图9是本发明的结构框图。
图10是本发明
Figure SMS_34
与外界角速度
Figure SMS_35
的关系函数坐标图。
图中：
1、基座，2、外罩，3、高精度光纤环圈，4、低精度光纤环圈，5、屏蔽盒，6、信号处理电路、7、Y波导、8、耦合器、9、光源、10、反面屏蔽盖，11、正面屏蔽盖，12、光电探测器，13、前置放大器，14、A/D转换器，15、FPGA数字处理单元，16、光开关；
101、底座，102、凸台，103、对外安装孔，104、安装螺孔；
201、罩体，202、安装法兰，203、安装孔，204、对外出线口；
501、水平S型扫掠结构，502、高精度光纤环圈粘接凹槽，503、低精度光纤环圈粘结凹槽，504、上表面圆柱凸台，505、下表面凸台，506、上安装止口，507、下安装止口，508、盘纤槽；
701、第一Y波导，702、第二Y波导；
1001、圆形盘纤墙，1002、弧形导向槽，1003、平直出纤槽；
1501、采集模块，1502、切换控制模块，1503、角速度输出反馈模块。
具体实施方式
如图1至图9所示，本发明一种高精度高可靠性的光纤陀螺，包括包括环圈组件，环圈组件包括高精度光纤环圈3和低精度光纤环圈4，高精度光纤环圈3和低精度光纤环圈4安装于屏蔽盒5内，屏蔽盒5包括水平S型扫掠结构501，高精度光纤环圈3和低精度光纤环圈4分别从正反同轴的方向粘接到水平S型扫掠结构501的两侧，二者独立盘纤，没有交叉，不会造成信号串扰，水平S型扫掠结构501正反两个止口（上安装止口506、下安装止口507）分别焊接有屏蔽盖。水平S型扫掠结构501与屏蔽盖均采用屏蔽材质。
本发明还包括Y波导7、耦合器8和信号处理电路6，信号处理电路6包括光电探测器12、前置放大器13、A/D转换器14和FPGA数字处理单元15，高精度光纤环圈3和低精度光纤环圈4分别与两个Y波导7的双端熔接，两个Y波导7通过光开关16与耦合器8相连，耦合器8分别连接光源9和光电探测器12，光电探测器12、前置放大器13、A/D转换器14和FPGA数字处理单元15依次连接，两个Y波导7包括第一Y波导71和第二Y波导72，第一Y波导71与高精度光纤环圈3相连，第二Y波导72与低精度光纤环圈4相连。
FPGA数字处理单元15包括采集模块1501、切换控制模块1502和角速度输出反馈模块1503，采集模块1501用于采集A/D转换器14转换输出的数字量值；切换控制模块1502用于将采集模块1501采集到数字量值进行比较处理，并根据比较结果控制光开关16的切换；角速度输出反馈模块1503用于将采集模块1501采集到数字量值转化为角速度信息输出，一路输出至显示终端，一路输出反馈至Y波导7形成闭环。
水平S型扫掠结构的截面呈S形，该水平S型扫掠结构501包括高精度光纤环圈粘接凹槽502和低精度光纤环圈粘结凹槽503，高精度光纤环圈粘接凹槽502和低精度光纤环圈粘结凹槽503同轴设置，该高精度光纤环圈粘接凹槽502位于水平S型扫掠结构501正面外圈位置，低精度光纤环圈粘结凹槽503位于水平S型扫掠结构501反面内圈位置，高精度光纤环圈粘接凹槽502和低精度光纤环圈粘结凹槽503之间设置有共用粘接壁。将屏蔽盒5设计成水平S型扫掠结构501，不但结构截面系数高，具有更大的抗弯刚度和抗扭刚度，而且根据公式f=
Figure SMS_36
（本式中，f为模态频率，m为待测物体的质量，k为待测物体的刚度），在重量增加不明显的情况下，模态频率会有较大的提升，具体的模态仿真分析可参见图8，仿真时，固定下表面凸台505，做模态仿真，一阶模态阵型如图8所示为圆周外围在轴向发生平动，而不是光纤环圈敏感的扭动，一阶模态频率为2776Hz，远超2000Hz以内没有谐振点的要求，因此，具有水平S型扫掠结构501的屏蔽盒5具有高刚度高可靠性的优势。
屏蔽盒5安装于基座1上，光源9与环圈组件同轴设置，位于环圈组件下方，基座1包括方形的底座101和位于底座101中心位置的圆环状的凸台102，光源9嵌于凸台102内侧设置，底座101边缘设置有对外安装孔103，凸台102上设置有安装螺孔104。
屏蔽盒5外侧设置有外罩2，外罩2包括罩体201和安装法兰202，安装法兰202固定于罩体201边缘位置，该安装法兰202上设置有若干安装孔203，安装孔203与对外安装孔103对应设置，用于固定外罩2和基座1，罩体201上设置有对外出线口204。罩体201为一体式的薄壁结构，该罩体201起到保护、屏蔽作用，优选重量轻的屏蔽材质。
可见，基座1是光纤陀螺基础安装部件，要求其具有较高的刚性，外罩2安装于基座1上，与基座1构成封闭空间，保护环圈组件和线路。
Y波导7和耦合器8安装于水平S型扫掠结构501中心位置，位于环圈组件的中轴线上，该中轴线位置还设置有盘纤槽508，盘纤槽508用于高精度光纤环圈3、低精度光纤环圈4、Y波导7和耦合器8和之间的连接；水平S型扫掠结构501正面位于低精度光纤环圈粘结凹槽503内侧设置有四个上表面圆柱凸台504，上表面圆柱凸台504用于安装信号处理电路6；水平S型扫掠结构501反面位于低精度光纤环圈粘结凹槽503内侧设置有四个下表面凸台505，下表面凸台505与安装螺孔104对应设置，用于将屏蔽盒5和基座1固定。
其中，屏蔽盖包括正面屏蔽盖11和反面屏蔽盖10，正面屏蔽盖11焊接于高精度光纤环圈粘接凹槽502的上安装止口506，反面屏蔽盖10焊接于低精度光纤环圈粘结凹槽503的下安装止口507。
其中，正面屏蔽盖11和反面屏蔽盖10上均设置有圆形盘纤墙1001、弧形导向槽1002和平直出纤槽1003。
本实施例中，高精度光纤环圈要求精度优于0.01°/h，低精度光纤环圈要求优于0.1°/h，光纤环圈精度主要取决于光纤环圈的长度和直径的乘积，本实施例的高精度光纤环圈与低精度光纤环圈直径相似，高精度光纤环圈的长度为低精度光纤环圈的10倍左右。
如图10所示，本发明还提供了一种高精度高可靠性的光纤陀螺的工作方法，包括以下步骤：
S1、光源经过耦合器8对外输出两路光信号，工作初始时，采用高精度光纤环圈3工作，即光开关16控制第一路光信号通过，第一路光信号经过光开关16后进入第一Y波导71，分别沿顺、逆时针在高精度光纤环圈3内传播一圈后，两束光信号返回第一Y波导71，发生干涉后进入耦合器8；
S2、耦合器8接收到第一Y波导71传送的干涉光信号后，信号经光电探测器12、前置放大器13和A/D转换器14进入FPGA数字处理单元15进行处理，FPGA数字处理单元15的采集模块1501采集A/D转换器14转换后的数字量值
Figure SMS_37
，然后通过切换控制模块1502将
Figure SMS_38
与
Figure SMS_39
、
Figure SMS_40
比较，进而控制光开关16切换，实现高精度光纤环圈3和低精度光纤环圈4的切换，
Figure SMS_41
的取值范围公式为：
Figure SMS_42
（1）
式（1）中，
Figure SMS_43
为A/D转换器14转换后的数字量值，
Figure SMS_44
是高精度光纤环圈能测量的正向最大角速度对应的数字量值，
Figure SMS_45
是高精度光纤环圈能测量的反向最大角速度对应的数字量值，当
Figure SMS_46
的取值范围在式（1）的范围内，光开关16继续控制第一路光信号通过，使高精度光纤环圈3工作，当
Figure SMS_47
的取值范围在式（1）的范围外，则光开关16控制第二路光信号通过，切换至低精度光纤环圈4工作，用于应对恶劣环境。
S3、当该
Figure SMS_48
重新回到式（1）的范围内，则FPGA数字处理单元15控制光开关16切换至高精度光纤环圈3光路，重新采用高精度光纤环圈3工作，完成应对恶劣环境的一个工作循环。
在步骤S2中，FPGA数字处理单元15的采集模块1501采集A/D转换器14转换后的数字量值
Figure SMS_49
，在输入切换控制模块1502的同时，也输入角速度输出反馈模块1503，通过角速度输出反馈模块1503向显示终端输出
Figure SMS_50
和角速度信息，并向Y波导7输出反馈角速度信息，形成闭环。
在步骤S2中，
Figure SMS_51
的计算方法为：
Figure SMS_52
（2）
式（2）中，k为数字量条纹转换系数，λ为光源平均波长，c为光速，L为高精度光纤环圈长度，D为高精度光纤环圈直径。
其中，k、
Figure SMS_53
和
Figure SMS_54
的具体计算方法为：
将本发明的光纤陀螺放置于转台上，选用高精度光纤环圈3工作，
通过输入不同的角速度
Figure SMS_55
，得到对应的
Figure SMS_56
，
Figure SMS_57
与外界角速度
Figure SMS_58
的关系为：
Figure SMS_59
（3）
式（3）中，a为转换系数，此时，通过FPGA数字处理单元15中对应外界输入角速度
Figure SMS_60
得到的
Figure SMS_61
，可以拟合出图10中的曲线，在曲线中取呈线性关系的一段优选段，该优选段呈中心对称，超过该优选段的曲线会使高精度光纤环圈3的精度降低、劣化，因此忽略。
优选段的上端点横坐标为b1，下端点横坐标为b2，横坐标b1对应的纵坐标即为
Figure SMS_62
，横坐标b2对应的纵坐标即为
Figure SMS_63
，由于
Figure SMS_64
和
Figure SMS_65
数值相等方向相反，因此，可将k求出：
Figure SMS_66
（4）
本实施例中，角速度
Figure SMS_67
取值为0、±0.1、±0.5、±1、±5、±10、±20、±50、±100、±200°/h，b1对应的
Figure SMS_68
值为﹢20 °/h，b2对应的
Figure SMS_69
值为﹣20 °/h。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度高可靠性的光纤陀螺，其特征在于：包括环圈组件，所述环圈组件包括高精度光纤环圈和低精度光纤环圈，所述高精度光纤环圈和低精度光纤环圈安装于屏蔽盒内，所述屏蔽盒包括水平S型扫掠结构，所述高精度光纤环圈和低精度光纤环圈分别从正反同轴的方向粘接到水平S型扫掠结构的两侧，二者独立盘纤，所述水平S型扫掠结构正反两个止口分别焊接有屏蔽盖。
2.根据权利要求1所述的高精度高可靠性的光纤陀螺，其特征在于：还包括Y波导、耦合器和信号处理电路，所述Y波导包括第一Y波导和第二Y波导，所述第一Y波导的双端与高精度光纤环圈相连，所述第二Y波导的双端与低精度光纤环圈相连，所述信号处理电路包括依次连接的光电探测器、前置放大器、A/D转换器和FPGA数字处理单元，所述第一Y波导和第二Y波导分别通过光开关与耦合器相连，所述耦合器分别连接光源和光电探测器。
3.根据权利要求2所述的高精度高可靠性的光纤陀螺，其特征在于：所述FPGA数字处理单元包括采集模块、切换控制模块和角速度输出反馈模块，所述采集模块用于采集A/D转换器转换输出的数字量值；所述切换控制模块用于将采集模块采集到数字量值进行比较处理，并根据比较结果控制光开关的切换；所述角速度输出反馈模块用于将采集模块采集到数字量值转化为角速度信息输出，一路输出至显示终端，一路输出反馈至Y波导形成闭环。
4.根据权利要求1所述的高精度高可靠性的光纤陀螺，其特征在于：所述水平S型扫掠结构的截面呈S形，该水平S型扫掠结构包括高精度光纤环圈粘接凹槽和低精度光纤环圈粘结凹槽，所述高精度光纤环圈粘接凹槽和低精度光纤环圈粘结凹槽同轴设置，该高精度光纤环圈粘接凹槽位于水平S型扫掠结构正面外圈位置，所述低精度光纤环圈粘结凹槽位于水平S型扫掠结构反面内圈位置，所述高精度光纤环圈粘接凹槽和低精度光纤环圈粘结凹槽之间设置有共用粘接壁。
5.根据权利要求1所述的高精度高可靠性的光纤陀螺，其特征在于：所述屏蔽盒安装于基座上，光源与环圈组件同轴设置，位于环圈组件下方，所述基座包括方形的底座和位于底座中心位置的圆环状的凸台，所述光源嵌于凸台内侧设置；所述屏蔽盒外侧设置有外罩，所述外罩包括罩体和安装法兰，所述安装法兰固定于罩体边缘位置，用于固定外罩和基座，所述罩体上设置有对外出线口。
6.根据权利要求2所述的高精度高可靠性的光纤陀螺，其特征在于：所述Y波导和耦合器安装于水平S型扫掠结构中心位置，位于环圈组件的中轴线上，该中轴线位置还设置有盘纤槽，所述水平S型扫掠结构正面位于低精度光纤环圈粘结凹槽内侧设置有上表面圆柱凸台，所述上表面圆柱凸台用于安装信号处理电路；所述水平S型扫掠结构反面位于低精度光纤环圈粘结凹槽内侧设置有下表面凸台，所述下表面凸台用于将屏蔽盒和基座固定。
7.一种如权利要求1至6任一项所述的高精度高可靠性的光纤陀螺的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、光源经过耦合器对外输出两路光信号，工作初始时，采用高精度光纤环圈工作，使光开关控制第一路光信号通过，第一路光信号经过光开关后进入第一Y波导，分别沿顺、逆时针在高精度光纤环圈内传播一圈后，两束光信号返回第一Y波导，发生干涉后进入耦合器；
S2、所述耦合器接收到第一Y波导传送的干涉光信号后，信号经光电探测器、前置放大器和A/D转换器进入FPGA数字处理单元进行处理，所述FPGA数字处理单元的采集模块采集A/D转换器转换后的数字量值
Figure QLYQS_1
，然后通过切换控制模块将
Figure QLYQS_2
与
Figure QLYQS_3
、
Figure QLYQS_4
比较，进而控制光开关切换，实现高精度光纤环圈和低精度光纤环圈的切换，所述
Figure QLYQS_5
的取值范围公式为：
Figure QLYQS_6
（1）
式（1）中，
Figure QLYQS_7
为A/D转换器转换后的数字量值，
Figure QLYQS_8
是高精度光纤环圈能测量的正向最大角速度对应的数字量值，
Figure QLYQS_9
是高精度光纤环圈能测量的反向最大角速度对应的数字量值，当
Figure QLYQS_10
的取值范围在式（1）的范围内，光开关继续控制第一路光信号通过，使高精度光纤环圈工作，当
Figure QLYQS_11
的取值范围在式（1）的范围外，则光开关控制第二路光信号通过，切换至低精度光纤环圈工作，用于应对恶劣环境；
S3、当该
Figure QLYQS_12
重新回到式（1）的范围内，则FPGA数字处理单元控制光开关切换至高精度光纤环圈光路，重新采用高精度光纤环圈工作，完成应对恶劣环境的一个工作循环。
8.根据权利要求7所述的高精度高可靠性的光纤陀螺的工作方法，其特征在于：在步骤S2中，所述FPGA数字处理单元的采集模块采集A/D转换器转换后的数字量值
Figure QLYQS_13
，在输入切换控制模块的同时，也输入角速度输出反馈模块，通过角速度输出反馈模块向显示终端输出
Figure QLYQS_14
和角速度信息，并向Y波导输出反馈角速度信息，形成闭环。
9. 根据权利要求7所述的高精度高可靠性的光纤陀螺的工作方法，其特征在于：在步骤S2中，所述
Figure QLYQS_15
的计算方法为：
Figure QLYQS_16
（2）
式（2）中，k为数字量条纹转换系数，λ为光源平均波长，c为光速，L为高精度光纤环圈长度，D为高精度光纤环圈直径。
10.根据权利要求9所述的高精度高可靠性的光纤陀螺的工作方法，其特征在于：所述k、
Figure QLYQS_17
和
Figure QLYQS_18
的具体计算方法为：
将光纤陀螺放置于转台上，选用高精度光纤环圈工作，通过输入不同的角速度
Figure QLYQS_19
，得到对应的
Figure QLYQS_20
，
Figure QLYQS_21
与外界角速度
Figure QLYQS_22
的关系为：
Figure QLYQS_23
（3）
式（3）中，a为转换系数，此时，通过FPGA数字处理单元中对应外界输入角速度
Figure QLYQS_25
得到的
Figure QLYQS_27
，可以拟合出
Figure QLYQS_29
与外界角速度
Figure QLYQS_26
的曲线，在曲线中取呈线性关系的一段优选段，该优选段呈中心对称，所述优选段的上端点横坐标为b1，下端点横坐标为b2，所述横坐标b1对应的纵坐标即为
Figure QLYQS_28
，所述横坐标b2对应的纵坐标即为
Figure QLYQS_30
，由于
Figure QLYQS_31
和
Figure QLYQS_24
数值相等方向相反，因此，可将k确定：
Figure QLYQS_32
（4）。
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