CN207649619U - 一种抑制温度漂移的光纤传感环圈装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，属于光纤传感环圈装置领域。本申请包括环圈骨架以及多个挡板；环圈骨架具有圆柱缠绕面；多个挡板围绕圆柱缠绕面的圆周均匀设置在圆柱缠绕面上，且每个挡板均与环圈骨架的轴向方向垂直，使多个挡板将环圈骨架的圆柱缠绕面分隔成第一光纤缠绕区和第二光纤缠绕区；第一光纤缠绕区绕制有第一光纤环，第一光纤环通过固化胶黏剂固化在第一光纤缠绕区；第二光纤缠绕区绕制有第二光纤环，第二光纤环通过固化胶黏剂固化在第二光纤缠绕区；第一光纤环和第二光纤环互相对称。通过本申请两个光纤环温度漂移相同时，因温漂方向相反，温漂可以相互抵消，能够有效抑制温度shupe效应误差。
Description
技术领域
本申请属于光纤传感环圈装置领域，具体涉及一种抑制温度漂移的光纤传感环圈装置。
背景技术
光纤传感环圈是光纤陀螺中利用萨格奈克机制工作，敏感旋转角增量的核心部件。由于光纤本身是一种非常灵敏的传感器，它对温度、磁场、应力等作用因素都极为敏感，因此光纤传感环圈不可避免受到这些因素的影响。一直以来，温度性能是光纤陀螺研究和工程化应用中的重要指标，环境温度会直接和间接诱导产生附加相位误差，与旋转引入的相位差叠加起来无法区分，从而造成光纤陀螺的零位误差，在光纤陀螺中导致温度误差最大的部件即为光纤传感环圈。
光纤传感环圈是由一根光纤按照设定的绕制方法绕制，如采用双极对称绕法绕制形成的双极结构，如采用四极对称绕法绕制形成的四极对称结构等等，可以抑制光纤传感环圈中因温度引起的非互易相位误差。目前，普遍采用四极对称法绕制的光纤环圈，在《光纤陀螺敏感环圈的温度漂移特性机绕制技术研究》(中国惯性技术学报，1998年06期)中，详细论述了四极对称绕法及其特点，四极对称绕法形成的四极对称结构极大抑制了光纤传感环圈中因温度引起的非互易相位误差。
但是由于光纤涂覆层和固化胶的低导热特性，光纤传感环圈在时变温度场中由外向内的温度并不均匀，而是具有一定的温度梯度，导致陀螺输出零位发生偏移，这就是所谓的shupe效应。由于光纤环整体导热的快慢影响，光纤陀螺在温变环境下，特别是恶劣的温变环境下，表现出明显的零位漂移，无法完全消除空间温度梯度引发的Shupe效应误差。
实用新型内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种抑制温度漂移的光纤传感环圈装置。
为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
一种抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，包括环圈骨架以及多个挡板；
所述环圈骨架具有圆柱缠绕面；
多个所述挡板围绕所述圆柱缠绕面的圆周均匀设置在所述圆柱缠绕面上，且每个所述挡板均与所述环圈骨架的轴向方向垂直，使多个所述挡板将所述圆柱缠绕面分隔成第一光纤缠绕区和第二光纤缠绕区；
所述第一光纤缠绕区绕制有第一光纤环，所述第一光纤环通过固化胶黏剂固化在所述第一光纤缠绕区；
所述第二光纤缠绕区绕制有第二光纤环，所述第二光纤环通过固化胶黏剂固化在所述第二光纤缠绕区；
所述第一光纤环和所述第二光纤环互相对称。
进一步地，所述第一光纤缠绕区沿轴向方向的长度与所述第二光纤缠绕区沿轴向方向的长度相同。
进一步地，所述挡板高出绕制的所述第一光纤环和所述第二光纤环。
进一步地，所述第一光纤环和所述第二光纤环均具有预留长度的光纤尾纤。
进一步地，所述第一光纤环的光纤尾纤位于所述第一光纤缠绕区远离所述挡板的一端，所述第二光纤环的光纤尾纤位于所述第二光纤缠绕区远离所述挡板的一端。
进一步地，所述挡板数量为八个，八个所述挡板围绕所述圆柱缠绕面的圆周均匀设置在所述圆柱缠绕面上时，相邻所述挡板之间的间隔与所述挡板的宽度相同。
进一步地，所述第一光纤环和所述第二光纤环均采用保偏光纤绕制形成。
进一步地，所述第一光纤环和所述第二光纤环的绕制结构为四极对称结构。
进一步地，所述环圈骨架以及所述环圈骨架上的多个所述挡板为一体成型结构。
进一步地，所述环圈骨架采用铝合金或者钛合金制成。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请通过在环圈骨架上设置呈圆周均匀分布的多个挡板，将环圈骨架的圆柱缠绕面分隔成第一光纤缠绕区和第二光纤缠绕区，分别在两个缠绕区上独立绕制互相对称的光纤环，两个光纤环温度漂移相同情况下，由于温度漂移方向是相反的，温度漂移可以相互抵消，从而能够最大限度抑制温度shupe效应误差，提高光纤传感环圈装置的温度性能。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1本申请采用四极对称法绕制成的一种抑制温度漂移的光纤传感环圈装置的轴截面示意图；
图2是本申请环圈骨架设置多个挡板的横截面示意图。
图中，1-环圈骨架；2-挡板；3-第一光纤环；4-第二光纤环。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请实施例提供一种抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，以下结合附图对本公开进行详细说明。
如图1和图2所示，在本申请的一个实施例中，本申请提供了一种抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，包括环圈骨架1以及多个挡板2；
所述环圈骨架1具有圆柱缠绕面；
多个所述挡板2围绕所述圆柱缠绕面的圆周均匀设置在所述圆柱缠绕面上，且每个所述挡板2均与所述环圈骨架1的轴向方向垂直，使多个所述挡板2将所述圆柱缠绕面分隔成第一光纤缠绕区和第二光纤缠绕区；
所述第一光纤缠绕区绕制有第一光纤环3，所述第一光纤环3通过固化胶黏剂固化在所述第一光纤缠绕区；
所述第二光纤缠绕区绕制有第二光纤环4，所述第二光纤环4通过固化胶黏剂固化在所述第二光纤缠绕区；
所述第一光纤环3和所述第二光纤环4互相对称。
上述方案中，所述挡板2的作用之一是通过多个所述挡板2将所述环圈骨架1的所述圆柱缠绕面分隔成两个独立的光纤缠绕区，分别在两个缠绕区上独立绕制互相对称的光纤环；所述挡板2的作用之二是可以限制每个缠绕区内挡板2边缘处的排纤紧密，防松散，方便每个缠绕区内的光纤独立排绕，控制对称性。
上述方案中，形成的所述第一光纤环3和所述第二光纤环4互相对称，两个光纤环的敏感轴方向是相反的，使得温度漂移方向是相反的，两个光纤环温度漂移相同情况下，由于温度漂移方向是相反的，温度漂移可以相互抵消，从而能够最大限度抑制温度shupe相位误差，提高光纤传感环圈装置的温度性能。
如图1所示，在本申请的一个实施例中，所述第一光纤缠绕区沿轴向方向的长度与所述第二光纤缠绕区沿轴向方向的长度相同。
通过该方案，两个光纤缠绕区沿轴向方向的长度相同，可以方便光纤绕制，方便使所述第一光纤环3每层的光纤匝数与所述第二光纤环4每层的光纤匝数相同。
如图1所示，在本申请的一个实施例中，所述挡板2高出绕制的所述第一光纤环3和所述第二光纤环4。
在具体的光纤环绕制过程中，所述第一光纤环3和所述第二光纤环4两者的任一者中，光纤绕制的起点为远离挡板2的一端，绕制时向挡板2方向绕制，每层的光纤缠绕至挡板2处停止，使得每层的光纤都会受到所述挡板2约束，可以保证各层光纤的一致性，防止上层光纤不受所述挡板2约束导致松散问题。在具体应用中，所述挡板2可以高出两侧光纤环2～5mm；
在具体应用中，光纤环会预留有光纤尾纤，以用作为光纤环与外部器件的连接，在本申请中，所述第一光纤环3和所述第二光纤环4均具有预留设定长度的光纤尾纤，在所述第一光纤环3和所述第二光纤环4固化在所述环圈骨架1上后，其温度漂移大小可能不同，而将光纤尾纤预留设定长度，可以通过调整两个光纤环的光纤尾纤的长度，调整两个光纤线环的温度漂移大小相同，实现相反的两个温度漂移可以相互抵消，提高光纤传感环圈装置的温度性能。在本申请的一个实施例中，所述第一光纤环3和所述第二光纤环4的光纤尾纤的预留长度不小于两米。在具体应用中，形成的所述第一光纤环3和所述第二光纤环4中，所述第一光纤环3的光纤尾纤位于所述第一光纤缠绕区远离所述挡板2的一端，所述第二光纤环4的光纤尾纤位于所述第二光纤缠绕区远离所述挡板2的一端。
如图2所示，在本申请的一个实施例中，所述挡板2数量为八个，八个所述挡板2围绕所述圆柱缠绕面的圆周均匀设置在所述圆柱缠绕面上时，相邻所述挡板2之间的间隔与所述挡板2的宽度相同。上述方案，适用于光纤传感环圈装置的实际产品尺寸，光纤在绕制时，所述挡板2处的光纤难以向所述挡板2之间的间隔中发生形变。
在具体应用中，所述第一光纤环3和所述第二光纤环4可均采用保偏光纤绕制形成。以保证光线偏振方向不变，提高相干信噪比，以实现对高精度测量。
如图1所示，在本申请的一个实施例中，所述第一光纤环3和所述第二光纤环4的绕制结构为四极对称结构。即实现有效抑制了光纤传感环圈中因温度引起的非互易相位误差，也实现有效抑制温度shupe效应误差，提高光纤传感环圈装置的整体温度性能。
在具体应用中，所述环圈骨架1采用铝合金或者钛合金制成。以满足光纤传感环圈装置对机械强度、热参数和重量的综合要求。所述环圈骨架1以及所述环圈骨架1上的多个所述挡板2为一体成型结构。对比焊接方式固定，一体成型结构的所述环圈骨架1的圆柱缠绕面与所述挡板2连接处无焊接痕迹，易于实现表面光滑，在光纤绕制时便于保证绕制精度。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：包括环圈骨架以及多个挡板；
所述环圈骨架具有圆柱缠绕面；
多个所述挡板围绕所述圆柱缠绕面的圆周均匀设置在所述圆柱缠绕面上，且每个所述挡板均与所述环圈骨架的轴向方向垂直，使多个所述挡板将所述圆柱缠绕面分隔成第一光纤缠绕区和第二光纤缠绕区；
所述第一光纤缠绕区绕制有第一光纤环，所述第一光纤环通过固化胶黏剂固化在所述第一光纤缠绕区；
所述第二光纤缠绕区绕制有第二光纤环，所述第二光纤环通过固化胶黏剂固化在所述第二光纤缠绕区；
所述第一光纤环和所述第二光纤环互相对称。
2.根据权利要求1所述的抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：所述第一光纤缠绕区沿轴向方向的长度与所述第二光纤缠绕区沿轴向方向的长度相同。
3.根据权利要求1所述的抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：所述挡板高出绕制的所述第一光纤环和所述第二光纤环。
4.根据权利要求1所述的抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：所述第一光纤环和所述第二光纤环均具有预留长度的光纤尾纤。
5.根据权利要求4所述的抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：所述第一光纤环的光纤尾纤位于所述第一光纤缠绕区远离所述挡板的一端，所述第二光纤环的光纤尾纤位于所述第二光纤缠绕区远离所述挡板的一端。
6.根据权利要求1至5任一项所述的抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：所述挡板数量为八个，八个所述挡板围绕所述圆柱缠绕面的圆周均匀设置在所述圆柱缠绕面上时，相邻所述挡板之间的间隔与所述挡板的宽度相同。
7.根据权利要求1所述的抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：所述第一光纤环和所述第二光纤环均采用保偏光纤绕制形成。
8.根据权利要求1或7所述的抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：所述第一光纤环和所述第二光纤环的绕制结构为四极对称结构。
9.根据权利要求1所述的抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：所述环圈骨架采用铝合金或者钛合金制成。
10.根据权利要求9所述的抑制温度漂移的光纤传感环圈装置，其特征在于：所述环圈骨架以及所述环圈骨架上的多个所述挡板为一体成型结构。
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|---|---|---|---|---|
| CN111811492A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-23 | 北京思卓博瑞科技有限公司 | 抑制启动漂移的光纤陀螺 |
| CN111854799A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-30 | 北京思卓博瑞科技有限公司 | 一种光纤陀螺仪的温度补偿方法、装置及光纤陀螺仪 |
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2017
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