CN204944512U - 一种提高光纤线圈性能的浸胶装置 - Google Patents

Abstract

一种提高光纤线圈性能的浸胶装置，包括：用于盛放光纤线圈的浸渍罐体；设于浸渍罐体上端、与浸渍罐体通过管道连接的抽真空装置；设于浸渍罐体上端、与浸渍罐体通过管道连接的加压装置；设于浸渍罐体顶端、与浸渍罐体通过管道连接的加胶装置。本实用新型提供的一种提高光纤线圈性能的浸胶装置，结构简单、操作方便，浸胶后的光纤线圈性能优良，且可以对多个光纤线圈同时施胶，更易实现工业化的大规模生产要求。

Description

一种提高光纤线圈性能的浸胶装置

【技术领域】

本发明涉及一种提高光纤线圈性能的浸胶装置，具体涉及一种提高光纤线圈性能的浸胶装置及方法。

【背景技术】

光纤陀螺是一种基于萨格纳克效应(Sagnac效应)的角速度光纤传感器，主要由光路和电路部分组成。光纤线圈是光纤陀螺光路部分的核心器件，其温度稳定性能和抗干扰能力直接影响光纤陀螺的性能。光纤是一种敏感的光路传递介质，对应用的环境，尤其是温度和振动环境非常敏感，微小的温度变化和振动都会引起光纤内部的结构变形，从而影响光路的传递过程，引起光纤线圈非互易相移的产生，最终导致陀螺输出信号出现误差。

光纤陀螺自1976年问世以来，得到了极大的发展。但是，光纤陀螺在技术上还存在一系列问题，这些问题影响了光纤陀螺的精度和稳定性，进而限制了其应用的广泛性。主要包括：

(1)温度瞬态的影响。理论上，环形干涉仪中的两个反向传播光路是等长的，但是这仅在系统不随时间变化时才严格成立。实验证明，相位误差以及旋转速率测量值的漂移与温度的时间导数成正比，这是十分有害的，特别是在预热期间。

(2)振动的影响。振动也会对测量产生严重影响，必须采用适当的封装以确保光纤线圈良好的坚固性，防止产生不同步振动的现象。

为了提高陀螺的性能，人们提出了各种解决办法，包括对光纤陀螺组成元器件的改进以及用信号处理的方法的改进等。这些方法在很大程度上提高了光纤陀螺的精度和稳定性能，目前一些发达国家如美、日、德、法、意、俄等在光纤陀螺的研究方面取得了较大进步，一些中低精度的陀螺已经实现了产品化，而少数高精度产品也开始在军方进行装备调试。我国光纤陀螺的研究相对起步较晚，但是在广大科研工作者的努力下，已经逐步拉近了与发达国家间的差距。国内的光纤陀螺研制精度已经达到了惯导系统的中低精度要求，有些技术甚至达到了国外同类产品的水平。但是国内的研究仍然大多停留在实验室阶段，没有形成产品，距离中高精度的应用还有差距。

【发明内容】

针对上述问题，本发明提供一种提高光纤线圈性能的浸胶装置及方法，通过将光纤线圈放入真空压力浸渍罐体中，先抽真空除去线圈内部的空气，再加压将胶粘剂压入光纤线圈内部，最后采用合理的固化和应力释放工艺条件使线圈内部均匀分布的胶粘剂固化成型，得到温度和振动稳定性能优良的固化光纤线圈，解决现有技术中光纤陀螺精度和稳定性能的不足。

本发明提供一种提高光纤线圈性能的浸胶装置，包括：

用于盛放光纤线圈的浸渍罐体；

抽真空装置，其包括真空阀、真空泵，所述真空泵设于浸渍罐体上端，且该真空泵与浸渍罐体通过管道连通，所述真空阀设于真空泵与浸渍罐体之间；

加压装置，其包括加压阀、空气压缩机，所述空气压缩机设于浸渍罐体上端，且该加压阀与浸渍罐体通过管道连通；

加胶装置，其包括：盛胶容器、吸胶阀，所述盛胶容器设于浸渍罐体顶端、与浸渍罐体通过管道连接，所述吸胶阀设于盛胶容器与浸渍罐体之间。

特别的，还包括：最低端与盛胶容器顶端相平齐的搅拌器，该搅拌器与盛胶容器通过管道相连通，所述浸渍罐体的底端设有循环泵，该循环泵与搅拌器通过管道相连通。

本发明还提供一种提高光纤线圈性能的方法，包括以下步骤：

S1：将光纤线圈放入胶粘剂中进行浸泡；

S2：将浸泡后光纤线圈进行加热固化处理；

S3：将固化后的光纤线圈进行应力释放处理，获得高性能的光纤线圈。

特别的，所述步骤S1具体按照以下步骤实施：

S11：将胶粘剂加入搅拌机中搅拌10～30min；之后静置10～20min后放入真空脱泡箱中脱泡10～20min，之后加入浸渍罐体上部的盛胶容器中，放置5～10min等待吸胶；所述搅拌时间视胶粘剂粘度而定，若搅拌时间低于10min，则会造成胶黏剂搅拌不均匀，从而影响施胶的均匀性，若搅拌时间高于30min，则会造成时间上的浪费，从而增加成本；所述脱泡时间视胶粘剂粘度而定，若脱泡时低于10min则会使气泡脱除不尽，从而影响施胶的均匀性，若脱时间高于20min，则会造成时间上的浪费，从而增加成本；由于胶粘剂在转移过程会混入少量空气，放置时间少于5min，则不能使新混入的空气消去，若放置时间多于10min，则会造成时间上的浪费，从而增加成本；

S12：将光纤线圈放置在浸渍罐体的底部，关盖密封后，开启真空泵并打开真空阀对浸渍罐体内部抽真空，当真空度达到10^-2～130Pa后继续抽真空2～4h；之后打开上部连接盛胶容器的吸胶阀，将胶粘剂缓慢注入浸渍罐体直至完全浸没光纤线圈；之后关闭吸胶阀，对罐体继续抽真空0.5～1h后，关闭抽真空阀，开启空气压缩机并打开加压阀，对浸渍罐体内部加压2～5h，使压力范围控制在0.4～0.8MPa；于步骤S12中，真空气压越低越好，若高于130Pa，则会使光纤线圈内部的空气难以抽除干净，从而影响光纤线圈的固化，通过继续抽真空2～4h，可以进一步抽除光纤线圈内部的空气，从而使光纤线圈内部的空气去除干净；罐体内部压力将会影响胶黏剂的渗入，若罐体内部压力低于0.4MPa，则会使胶粘剂渗入光纤线圈内部的难度大，不利于浸渍透彻，若高于0.8MPa，则会影响光纤的排列，引起非互易相移。

S13：在步骤S12的条件下将光纤线圈浸泡2～4h后取出；若浸泡时间低于2h，会使胶粘剂渗透不充分，高于4h，会造成时间上的浪费。

特别的，所述胶粘剂为硅橡胶胶粘剂、环氧树脂胶粘剂中的一种，所述硅橡胶胶粘剂模量为1～10MPa，玻璃化转变温度≤-50℃；所述环氧树脂胶粘剂模量为500～1000MPa，玻璃化转变温度≥80℃；由于光纤线圈的工作温度为-50～80℃，故玻璃化转变温度应在工作温度区间之外，才能保证在工作温度区间内使用时胶粘剂的弹性模量不会发生明显的剧烈变化，从而避免非互易相移的增大。

特别的，所述步骤S2具体按照以下步骤实施：

S21：将浸渍完成后的光纤线圈从浸渍罐体取出，清除表面多余的胶粘剂；

S22：将步骤S21清除表面胶粘剂后的光纤线圈在常温下固化8～16h，使线圈内部的胶粘剂表干固化；表干固化后才能使光纤线圈后续高温固化以减小固化应力，于该步骤中，固化时间少于8h，则不能进行表干固化或表干固化不彻底，固化时间高于16h，在表干固化彻底的同时造成时间上的浪费；

S23：将步骤S22处理后光纤线圈放入温箱中加热固化，在30～40℃固化8～12h，再以0.5～2℃/min的升温速率将温度升至60℃并保温0.5～8h，然后再以0.5～2℃/min的升温速率将温度升至80℃并保温1～4h，然后再以0.5～2℃/min的升温速率将温度升至80℃并保温1～4h，之后按0.5～2℃/min的速率下降至60℃，在60℃持续0.5～1h，之后按0.5～2℃/min速率继续降至30℃，之后取出光纤线圈；于该步骤中，首先选用低温慢速固化以减小固化应力，最初固化温度不宜高于40℃,同时若低温固化时间太短就进行高温固化，将会产生较大的固化应力会，从而影响光纤线圈的温度性能；于本发明中，变温速率视不同的胶粘剂而定，由于硅橡胶胶粘剂保温时间长，环氧树脂胶保温时间短，因此若选用硅橡胶胶粘剂，则选择高变温速率，若选用脆性较大的环氧树脂胶粘剂，则选用低变温速率。

特别的，所述胶粘剂为紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂，所述紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂模量为200～2000MPa，玻璃化转变温度在≥80℃；胶黏剂模量会影响光纤线圈的性能，若模量小于200MPa，光纤线圈固化后容易变形，若模量高于2000MPa，则会使固化应力增大，从而影响光纤线圈的温度性能。

特别的，所述步骤S2具体按照以下步骤实施：

S021：将浸渍完成后的光纤线圈从浸渍罐体取出，清除表面多余的胶粘剂；

S022：将步骤S021清除表面胶粘剂后的光纤线圈在常温下放置8～16h，使光纤线圈内部的胶粘剂达到稳定分布；于步骤S022中，固化时间少于8h，则胶粘剂在光纤线圈内部不能达到稳定分布，固化时间高于16h，在胶粘剂分布稳定的同时造成时间上的浪费；待胶粘剂稳定分布于光纤线圈内部后，通过紫外固化以增大胶粘剂在光纤线圈内部的分布均匀性，从而减小固化应力；

S023：将步骤S022处理后光纤线圈放入紫外固化箱中固化，先在50～200W紫外光下照射3～10min，关闭紫外灯等待10～20min待紫外箱内的温度冷却至室温后，再调整紫外光功率至250～500W高功率紫外光继续照射3～5min，关闭紫外灯等待10～20min，再用250～500W紫外光照射3～5min，如此反复循环照射5～10次，直至光纤线圈内部胶粘剂完全固化；于该步骤中，首先选用小功率(50～200W)紫光缓慢固化，以减小固化应力，若功率低于50W，则难以发生固化反应，若高于200，则会使固化速度过快而达不到减小固化应力的目的，从而影响光纤线圈的性能；之后通过提高功率，使光纤线圈内部紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂充分固化，从而达到完全固化的目的；之后反复循环照射5～10次，可以进一步提高光纤线圈内部紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂的固化，从而提高光纤线圈的性能；并且每个阶段中紫外光的照射时间过短，都将使光纤线圈达不到固化效果，若照射时间过长，则会使紫外灯发热过大而降低紫外灯寿命。

特别的，所述步骤S3具体按照以下步骤实施：

S31：将固化后的光纤线圈放入高低温箱中，按以下步骤进行固化残余应力的释放处理：

S32：以0.5～2℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温4～8h，然后再以0.5～2℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温4～8h，再以0.5～2℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温4～8h，如此高低温循环存储2～5次；于该步骤中，降温速率及升温速率均视胶粘剂种类而定，其中硅橡胶胶粘剂选用快速变温，环氧树脂胶粘剂、紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂则选用低变温速率，若降温速率及升温速率变化过慢将达不到应力释放的效果，若降温速率及升温速率变化过快将会导致固化后的光纤线圈出现裂纹，从而影响光纤线圈的性能；同样保温时间视胶粘剂种类而定，硅橡胶胶粘剂保温时间短，环氧树脂胶粘剂、紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂则保温时间长，充足的保温时间才能达到应力释放的效果；

S33：以0.5～2℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温10～20min，然后再以0.5～2℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温10～20min，再以0.5～2℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温10～20min，如此高低温循环存储30～60次，得到高性能光纤线圈；所述步骤S31、S32中的循环存储次数根据胶粘剂种类及光纤线圈直径调整；光纤线圈直径小，固化胶的厚度也小，故应力释放的温度循环次数也相对应的少一些，但最少不少于30次，否则达不到应力释放效果，相反直径也大厚度越大，循环次数也应多一些，但最多不多于60次；若选用硅橡胶胶粘剂，则循环次数少，若选用环氧树脂胶粘剂、紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂则循环次数多，否则达不到应力释放效果。

本发明还提供一种采用上述装置及方法制备的高性能光纤线圈。

与现有技术相比，本发明提供的一种提高光纤线圈性能的浸胶装置及方法，具有以下有益效果是：

(1)先抽真空除去光纤线圈内部的空气，再加压将胶粘剂压入线圈内部，使胶粘剂均匀的分布于光纤线圈内部，从而提高了固化后光纤线圈的温度稳定性能及抗振动性能；

(2)采用阶梯式热固化和阶段式紫外固化工艺技术，有效降低了固化过程产生的收缩应力、粘结应力和温度变化残留的热应力，再通过合理的高低温存储和高低温慢变的失效处理工艺充分释放的固化过程残留的固化应力，进一步提高了固化光纤线圈的温度稳定性能及抗振动性能；

(3)所选用的固化胶粘剂同时满足光纤线圈浸胶固化工艺操作和固化后温度、力学性能的双重要求，且不同种类的胶粘剂适用于不同应用环境的光纤陀螺要求，低模量硅橡胶胶粘剂固化的光纤线圈适用于宇航领域高精度光纤陀螺的应用要求，而高模量环氧树脂胶粘剂固化的光纤线圈适用于中低精度战术武器型号光纤陀螺的应用要求，对于高模量紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂则满足对温度性能和振动性能要求高的高精度型号光纤陀螺的应用要求，而采用这些固化胶加工后的光纤线圈的温度稳定性能及抗振动性能均能达到所在应用领域的需求；

(4)本发明提供的装置结构简单、操作方便，浸胶后的光纤线圈性能优良，且可以对多个光纤线圈同时施胶，更易实现工业化的大规模生产要求。

综上所述，本发明提供的装置结构简单、操作方便、易于推广，制备方法简单易行，采用本发明提供的装置及方法制备的光纤线圈具备优良的温度和抗振动性能。

【附图说明】

图1为本发明一种提高光纤线圈性能的浸胶装置结构示意图；

图2为采用本发明一种提高光纤线圈性能的方法处理前后光纤线圈的振动性能对比图；

图3为采用本发明一种提高光纤线圈性能的方法处理后光纤线圈在高振动量级下的输出信号图。

【具体实施方式】

为对本发明的目的、功能及技术手段有进一步的了解，现结合附图及实施例对本发明详细说明如下。

请参阅图1，本发明提供一种提高光纤线圈性能的浸胶装置，包括：

用于盛放光纤线圈5的浸渍罐体1；

抽真空装置，其包括真空阀2、真空泵7，所述真空泵7设于浸渍罐体1上端，且该真空泵7与浸渍罐体1通过管道连通，所述真空阀2设于真空泵7与浸渍罐体1之间；

加压装置，其包括加压阀3、空气压缩机8，所述空气压缩机8设于浸渍罐体1上端，且该加压阀3与浸渍罐体1通过管道连通；

加胶装置，其包括：盛胶容器9、吸胶阀4，所述盛胶容器9设于浸渍罐体1顶端、与浸渍罐体1通过管道连接，所述吸胶阀4设于盛胶容器9与浸渍罐体1之间。

特别的，使用后的胶粘体若直接丢弃，会造成成本增加，且处理不当会造成环境污染，因此本放还包括：最低端与盛胶容器9顶端相平齐的搅拌器6，该搅拌器6与盛胶容器9通过管道相连通，所述浸渍罐体1的底端设有循环泵10，该循环泵10与搅拌器6通过管道相连通，浸泡结束后，通过循环泵10将胶粘体泵入搅拌器6中，搅拌器6进一步将胶粘体进行搅拌，之后输送至盛胶容器9待用。

本发明还提供一种提高光纤线圈性能的浸胶装置的方法，其中所述硅橡胶胶粘剂为含乙烯基的聚硅氧烷、含有Si-H键的二甲基聚硅氧烷、铂金催化剂按(50～100)：(50～100)：(0.8～1.6)配比而成，若铂金催化剂比例太高，固化速度很快，不能满足实验操作的时间；太低固化速度又会太慢，难以完全固化；所述环氧树脂胶粘剂为环氧树脂预聚体、胺类固化剂或酸酐固化剂按100：(10～30)进行配比而成，其中环氧树脂预聚体、胺类固化剂或酸酐固化剂的配比视固化剂种类而定：固化剂含量太高，固化速度快，固化应力大；太小固化速度慢，固化时间长，本发明优选比例100：10～30可以满足光纤线圈固化应力和时间的要求，以下结合具体实施例对本发明提到的方法进一步解释说明，其中，实施例1及实施例2为采用硅橡胶胶粘剂制备光纤线圈，实施例3及实施例4为采用环氧树脂胶粘剂制备光纤线圈，实施例5及实施例6为采用紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂制备光纤线圈。

一、硅橡胶胶粘剂制备光纤线圈：

实施例1:

将100份含有乙烯基的聚硅氧烷、100份含有Si-H键的二甲基聚硅氧烷、1.6份铂金催化剂加入烧杯中，放在高强磁力搅拌器上充分搅拌10min，静置15min后放入真空脱泡箱中脱泡20min，然后转移到浸渍罐体上部的盛胶容器中，放置10min等待吸胶。

将待浸胶的光纤线圈放置在真空压力浸渍罐体的底部，关盖密封后开启真空泵并打开真空阀门对罐体内部抽真空，当真空度到达100Pa以下后继续抽真空2h，然后打开上部连接盛胶容器的吸胶阀门，将胶粘剂缓慢吸入罐体底部直至完全浸没光纤线圈，关闭吸胶阀门，对罐体继续抽真空1h后，关闭抽真空阀门，开启空气压缩机并打开加压阀门，对罐体内部加压2h，压力范围控制在0.8MPa。

浸渍完成后的光纤线圈从罐体内部取出，清除表面多余的胶粘剂后，进行阶梯式固化工艺流程：首先常温下固化8h，待线圈内部的硅橡胶胶粘剂表干固化后，再放入温箱中加热固化，先在30℃的条件下固化8h，再以2℃/min的升温速率将温度升至60℃并保温2h，然后再以1℃/min的升温速率将温度升至80℃并保温4h，最后以0.5℃/min的速率将温度缓慢降至30℃，打开温箱取出光纤线圈。

固化后的光纤线圈放入高低温箱中，按以下方法进行下应力释放处理：

首先以2℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温4h，然后再以2℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温4h，再以2℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温4h，如此高低温循环存储2次，同时循环次数根据不同直径的光纤线圈加以调整；

其次，以2℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温10min，然后再以2℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温10min，再以2℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温10min，如此高低温循环存储30次，同时循环次数根据不同直径的光纤线圈加以调整，之后取出光纤线圈，测试其性能是否达到要求，若否，则继续按照上述方法进行应力释放，直至光纤线圈性能达到要求为止，若是，则工作结束，制备得到高性能光纤线圈。

实施例2:

将50份A含有乙烯基的聚硅氧烷、50份含有Si-H键的二甲基聚硅氧烷、0.8份铂金催化剂加入烧杯中，放在高强磁力搅拌器上充分搅拌18min，静置13min后放入真空脱泡箱中脱泡16min，然后转移到浸渍罐体上部的盛胶容器中，放置8min等待吸胶。

将待浸胶的光纤线圈放置在真空压力浸渍罐体的底部，关盖密封后开启真空泵并打开真空阀门对罐体内部抽真空，当真空度到达10^-2Pa后继续抽真空4h，然后打开上部连接盛胶容器的吸胶阀门，将胶粘剂缓慢吸入罐体底部直至完全浸没光纤线圈，关闭吸胶阀门，对罐体继续抽真空0.5h后，关闭抽真空阀门，开启空气压缩机并打开加压阀门，对罐体内部加压2h，压力范围控制在0.4MPa。

浸渍完成后的光纤线圈从罐体内部取出，清除表面多余的胶粘剂后，进行阶梯式固化工艺流程：首先常温下固化10小时，待线圈内部的硅橡胶胶粘剂表干固化后，再放入温箱中加热固化，先在35℃固化12h，再以1℃/min的升温速率将温度升至60℃并保温4h，然后再以2℃/min的升温速率将温度升至80℃并保温2h，之后按2℃/min的速率下降至60℃，在60℃持续1h，之后按2℃/min速率继续降至30℃，打开温箱取出光纤线圈。

固化后的光纤线圈放入高低温箱中，按以下方法进行下应力释放处理：

首先，以1.5℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温6h，然后再以1.5℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温6h，再以1.5℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温6h，如此高低温循环存储3次，同时循环次数根据不同直径的光纤线圈加以调整；

其次，以1℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温12min，然后再以1℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温12min，再以1℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温12min，如此反复，经过多次高低温循环，循环存储次数在35次，同时循环次数根据不同直径的光纤线圈加以调整，之后取出光纤线圈，测试其性能是否达到要求，若否，则继续按照上述方法进行应力释放，直至光纤线圈性能达到要求为止，若是，则工作结束，制备得到高性能光纤线圈。

二、环氧树脂胶胶粘剂对光纤线圈的浸胶固化：

实施例3：

将100份环氧树脂预聚体化合物、10份酸酐固化剂加入烧杯中，放在高强磁力搅拌器上充分搅拌20min，静置20min后放入真空脱泡箱中脱泡15min，然后转移到浸渍罐体1上部的盛胶容器9中，放置20min等待吸胶。

将待浸胶的光纤线圈5放置在真空压力浸渍罐体1的底部，关盖密封后开启真空泵7并打开真空阀门2对罐体内部抽真空，当真空度到达50Pa以下后继续抽真空3h，然后打开上部连接盛胶容器9的吸胶阀门4，将胶粘剂缓慢吸入罐体底部直至完全浸没光纤线圈5，关闭吸胶阀门4，对罐体继续抽真空0.8h后，关闭抽真空阀门2，开启空气压缩机8并打开加压阀门3，对罐体内部加压2h，压力范围控制在0.6MPa。

浸渍完成后的光纤线圈从罐体内部取出，清除表面多余的胶粘剂后，进行阶梯式固化工艺流程：首先常温下固化16小时，待线圈内部的环氧树脂胶粘剂表干固化后，再放入温箱中加热固化，采用以下方法进行固化处理：

首先在40℃固化8h后，再以0.5℃/min的速率升温到60℃，在60℃持续保温0.5min，然后按此速率继续上升至80℃，持续保温1h，之后按0.5℃/min的速率下降至60℃，在60℃持续0.5h，之后按0.5℃/min速率继续降至30℃；

其次，从30℃开始以1℃/min的速率升温到60℃，在60℃持续0.8h，然后按此速率继续上升至80℃，持续1h，按此速率下降至60℃，在60℃持续60min，再继续按此速率降至30℃，打开温箱取出光纤线圈。

固化后的光纤线圈放入高低温箱中，按以下方法进行下应力释放处理：

首先以0.5℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温8h，然后再以0.5℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温8h，再以0.5℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温8h，如此高低温循环存储5次，同时循环次数根据不同直径的光纤线圈加以调整；

其次，以0.5℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温20min，然后再以0.5℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温20min，再以0.5℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温20min，如此高低温循环存储60次，同时循环次数根据不同直径的光纤线圈加以调整，之后取出光纤线圈，测试其性能是否达到要求，若否，则继续按照上述方法进行应力释放，直至光纤线圈性能达到要求为止，若是，则工作结束，制备得到高性能光纤线圈。

实施例4：

将100份环氧树脂预聚体化合物、30份胺类固化剂加入烧杯中，放在高强磁力搅拌器上充分搅拌30min，静置10min后放入真空脱泡箱中脱泡10min，然后转移到浸渍罐体1上部的盛胶容器9中，放置8min等待吸胶。

将待浸胶的光纤线圈5放置在真空压力浸渍罐体1的底部，关盖密封后开启真空泵7并打开真空阀门2对罐体内部抽真空，当真空度到达80Pa以下后继续抽真空2.5h，然后打开上部连接盛胶容器9的吸胶阀门4，将胶粘剂缓慢吸入罐体底部直至完全浸没光纤线圈5，关闭吸胶阀门4，对罐体继续抽真空0.7h后，关闭抽真空阀门2，开启空气压缩机8并打开加压阀门3，对罐体内部加压4h，压力范围控制在0.5MPa。

浸渍完成后的光纤线圈从罐体内部取出，清除表面多余的胶粘剂后，进行阶梯式固化工艺流程：首先常温下固化16小时，待线圈内部的环氧树脂胶粘剂表干固化后，再放入温箱中加热固化，先在35℃固化8h，再以1℃/min的升温速率将温度升至70℃并保温6h，然后再以1.5℃/min的升温速率将温度升至80℃并保温1～4h，然后以0.5℃/min的升温速率将温度缓慢降至常温，打开温箱取出光纤线圈。

固化后的光纤线圈放入高低温箱中，按以下方法进行下应力释放处理：

首先1℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温7h，然后再以1℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温7h，再以1℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温7h，如此高低温循环存储4次，同时循环次数根据不同直径的光纤线圈加以调整；

其次，以0.8℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温15min，然后再以0.8℃/min的升温速率升温到70℃，在70℃保温15min，再以0.8℃/min的降温速率降温到-45℃，在-45℃保温15min，如此高低温循环存储45次，同时循环次数根据不同直径的光纤线圈加以调整，之后取出光纤线圈，测试其性能是否达到要求，若否，则继续按照上述方法进行应力释放，直至光纤线圈性能达到要求为止，若是，则工作结束，制备得到高性能光纤线圈。

三、紫外光固化环氧丙烯酸树脂胶粘剂制备光纤线圈：

实施例5：

将300g环氧丙烯酸树脂紫外胶粘剂倒入浸渍罐体1上部的盛胶容器9中，放置6min等待吸胶。

将待浸胶的光纤线圈5放置在真空压力浸渍罐体1的底部，关盖密封后开启真空泵7并打开真空阀门2对罐体内部抽真空，当真空度到达10Pa以下后继续抽真空2～4h，然后打开上部连接盛胶容器9的吸胶阀门4，将胶粘剂缓慢吸入罐体底部直至完全浸没光纤线圈5，关闭吸胶阀门4，对罐体继续抽真空2h后，关闭抽真空阀门2，开启空气压缩机8并打开加压阀门3，对罐体内部加压3h，压力范围控制在0.6MPa。

浸渍完成后的光纤线圈从罐体内部取出，清除表面多余的胶粘剂后，进行阶段式紫外光照射固化工艺流程：首先常温下放置8h，待线圈内部的环氧丙烯酸树脂胶粘剂分布稳定后，再放入紫外固化箱中固化，先在200W紫外光下照射10min，关闭紫外灯等待20min待紫外箱内的温度冷却至室温后，再调整紫外光功率至500W继续照射5min，关闭紫外灯等待20min，再用500W紫外光照射5min，如此反复循环照射10次，直至光纤线圈内部胶粘剂完全固化。

固化后的光纤线圈放入高低温箱中，进行与实施1相同的应力释放工艺，进行固化残余应力的释放，得到性能优异的固化光纤线圈。

实施例6：

将300g环氧丙烯酸树脂紫外胶粘剂倒入浸渍罐体1上部的盛胶容器9中，放置7min等待吸胶。

将待浸胶的光纤线圈5放置在真空压力浸渍罐体1的底部，关盖密封后开启真空泵7并打开真空阀门2对罐体内部抽真空，当真空度到达10Pa以下后继续抽真空4h，然后打开上部连接盛胶容器9的吸胶阀门4，将胶粘剂缓慢吸入罐体底部直至完全浸没光纤线圈5，关闭吸胶阀门4，对罐体继续抽真空4h后，关闭抽真空阀门2，开启空气压缩机8并打开加压阀门3，对罐体内部加压3h，压力范围控制在0.6MPa，然后重复对罐体抽真空4h，再加压3h，如此抽真空-加压-泄压的反复过程，循环次数3～5次，直至环氧丙烯酸树脂胶粘剂均匀浸入光纤线圈内部，完成光纤线圈的浸胶。

浸渍完成后的光纤线圈从罐体内部取出，清除表面多余的胶粘剂后，进行阶段式紫外光照射固化工艺流程：首先常温下放置8h，待线圈内部的环氧丙烯酸树脂胶粘剂分布稳定后，再放入紫外固化箱中固化，先在50W紫外光下照射3min，关闭紫外灯等待10min待紫外箱内的温度冷却至室温后，再调整紫外光功率至250W继续照射3min，关闭紫外灯等待10min，再用250W紫外光照射3min，如此反复循环照射5次，直至光纤线圈内部胶粘剂完全固化。

固化后的光纤线圈放入高低温箱中，进行与实施3相同的应力释放工艺，进行固化残余应力的释放，得到性能优异的固化光纤线圈。

以下通过性能测试对本发明制备的光纤线圈性能进行解释说明，如下表1为未处理的光纤线圈与采用本发明装置及方法制备的光纤线圈的振动性能数据对比，图2为采用本发明一种提高光纤线圈性能的方法处理前后光纤线圈的振动性能对比图。

表1

由表1及图2可知，采用本发明提供的方法处理后的光纤线圈，三个方向的振动性能都有明显改善，振中偏离值(振中差)都在1°/h以内，偏离值下降了2个数量级；此外，本发明提供的装置及制备方法，对于振动噪声较大的光纤线圈修复作用非常明显，采用本发明的方法处理后的光纤线圈，其振动噪声均在100°/h以内，从而可以降低或减少振动对光纤线圈产生的影响。

另外，采用本发明的方法处理后的光纤线圈，在-50～80℃，2℃/min温变速率下的零偏漂移优于2.5°/h，测试结果如图2所示；在13.2g和18.7g振动环境下的振中偏离值低于2°/h，完全满足中高精度光纤陀螺的应用要求，测试结果如表2和图3所示，图3为采用本发明一种提高光纤线圈性能的方法处理后光纤陀螺在高振动量级下的输出信号图，其中图3中，a、b、c分别为光纤线圈在高振动量级下X、Y、Z方向的输出信号图。

表2

综上所述，采用本发明提供的装置及方法制备的光纤线圈，其温度稳定性及抗振动性能均得到了很大的改善，使其使用性能得到了进一步的提升，应用领域更加广泛。

需要说明的是，本发明以上所述实施都只能认为是对本发明的说明，而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而实施例并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (2)

1.一种提高光纤线圈性能的浸胶装置，其特征在于，包括：

用于盛放光纤线圈(5)的浸渍罐体(1)；

抽真空装置，其包括真空阀(2)、真空泵(7)，所述真空泵(7)设于浸渍罐体(1)上端，且该真空泵(7)与浸渍罐体(1)通过管道连通，所述真空阀(2)设于真空泵(7)与浸渍罐体(1)之间；

加压装置，其包括加压阀(3)、空气压缩机(8)，所述空气压缩机(8)设于浸渍罐体(1)上端，且该加压阀(3)与浸渍罐体(1)通过管道连通；

加胶装置，其包括：盛胶容器(9)、吸胶阀(4)，所述盛胶容器(9)设于浸渍罐体(1)顶端、与浸渍罐体(1)通过管道连接，所述吸胶阀(4)设于盛胶容器(9)与浸渍罐体(1)之间。

2.根据权利要求1所述的一种提高光纤线圈性能的浸胶装置，其特征在于，还包括：最低端与盛胶容器(9)顶端相平齐的搅拌器(6)，该搅拌器(6)与盛胶容器(9)通过管道相连通，所述浸渍罐体(1)的底端设有循环泵(10)，该循环泵(10)与搅拌器(6)通过管道相连通。