CN212409723U - 一种测斜用三轴光纤陀螺及imu组合体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤陀螺领域，具体为一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，包括IMU安装骨架，所述IMU安装骨架的外表面设有三组相互正交分布的X轴光纤陀螺、Y轴光纤陀螺和Z轴光纤陀螺以及三组相互正交分布的X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计，所述IMU安装骨架一端的外周面还嵌设有主板模块和光源驱动板，所述主板模块包括主板，且主板上电路连接有用于探测光源的探测器，所述光源驱动板与主板相背对设置，所述IMU安装骨架位于光源驱动板沿轴向相邻处设置有盘纤空间，且盘纤空间内固定安装有SLD光源和用于分光的耦合器。本实用新型空间布局合理，结构紧凑，节省了安装空间，压缩了陀螺整体尺寸，且结构件加工难度小，成本低。

Description

一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体

技术领域

本实用新型涉及光纤陀螺技术领域，具体为一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体。

背景技术

光纤陀螺是一种可用于测斜仪的光纤传感器，光纤陀螺的工作原理是基于萨格纳克效应，萨格纳克效应是相对惯性空间转动的闭环光路中所传播光的一种普遍的相关效应，即在同一闭合光路中从同一光源发出的两束特征相等的光，以相反的方向进行传播，最后汇合到同一探测点，现有较成熟光纤陀螺测斜仪大多数为单轴光纤陀螺测斜仪，而三轴光纤陀螺测斜仪要在一较小圆形横截面的圆柱条状空间上实现三个不同方向的光纤陀螺布局较为困难，要保证光纤陀螺的精度，就必须合理布局圆柱条形空间，继而保证光纤陀螺的性能，现有的光纤陀螺测斜仪的结构设计不够合理，体积大，组装繁琐，装配流程多，使得组装难度较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单可靠、设计合理、使用方便的测斜用测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，包括IMU安装骨架，所述IMU安装骨架的外表面设有三组相互正交分布的X轴光纤陀螺、Y轴光纤陀螺和Z轴光纤陀螺以及三组相互正交分布的X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计，所述IMU安装骨架一端的外周面还嵌设有主板模块和光源驱动板，所述主板模块包括主板，且主板上电路连接有用于探测光源的探测器，所述光源驱动板与主板相背对设置，所述IMU安装骨架位于光源驱动板沿轴向相邻处设置有盘纤空间，且盘纤空间内固定安装有SLD光源和用于分光的耦合器；所述光源驱动板与SLD光源电路连接，用于对SLD光源供电，所述SLD光源的尾纤与耦合器输入端的一根光纤光路熔接，所述探测器的引脚与主板电路连接，探测器的输出端与耦合器输入端的另外一根光纤光路熔接，所述耦合器输出端分别与X轴光纤陀螺、Y轴光纤陀螺和Z轴光纤陀螺光路熔接。

可选的，所述X轴光纤陀螺、Y轴光纤陀螺和Z轴光纤陀螺呈空间相互正交分布，其中X轴光纤陀螺和Y轴光纤陀螺沿IMU安装骨架的外周面进行设置，Z轴光纤陀螺沿径向嵌设在IMU安装骨架靠近光源驱动板的一端；所述X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计呈空间相互正交分布，其中X轴加速度计和Y轴加速度计沿IMU安装骨架的外周面进行分布，且X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计均设置在IMU安装骨架远离光源驱动板的一端。

可选的，所述光源驱动板、主板和盘纤空间均设置在IMU安装骨架的同一腔段的不同腔体内，其中所述盘纤空间的内圈靠近开口处成型有用于卡合固定SLD光源和耦合器尾纤的卡盘。

可选的，所述IMU安装骨架各个腔室的轴线处贯穿连通、且各个腔室的连接处沿其轴线方向开设有用于布线的导引槽，所述导引槽槽宽为2-5mm，槽深大于3mm。

可选的，所述IMU安装骨架呈圆柱形，采用铝合金材料制成，且外径小于32mm，整体长度小于450mm，所述IMU安装骨架靠近光源驱动板的一端通过螺钉固定连接有用于进行外部固定的端部接头，且所述IMU安装骨架远离光源驱动板的一端设置有端盖，所述IMU安装骨架的外围套接有密封管。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，具备以下有益效果：本实用新型空间布局合理，结构紧凑，节省了安装空间，压缩了陀螺整体尺寸，且结构件加工难度小，成本低；运用不同腔段安装方式提高了陀螺对复杂磁场，变温环境的适应性，使陀螺输出更稳定可靠，且减少装配流程，降低装配难度。

附图说明

图1为本实用新型去除端盖和密封管前的示意图；

图2为本实用新型去除端盖和密封管后的示意图；

图3为本实用新型中IMU安装骨架关于导引槽和端部接头的示出图。

图中：1、IMU安装骨架；2、密封管；3、端盖；4、端部接头；51、X轴光纤陀螺；52、Y轴光纤陀螺；53、Z轴光纤陀螺；61、X轴加速度计；62、Y轴加速度计；63、Z轴加速度计；7、主板；8、光源驱动板；9、SLD光源；10、探测器；11、耦合器；12、盘纤空间；121、卡盘；13、导引槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，包括IMU安装骨架1，IMU安装骨架1的外表面设有三组相互正交分布的X轴光纤陀螺51、Y轴光纤陀螺52和Z轴光纤陀螺53以及三组相互正交分布的X轴加速度计61、Y轴加速度计62和Z轴加速度计63，IMU安装骨架1一端的外周面还嵌设有主板模块和光源驱动板8，主板模块包括主板7，且主板7上电路连接有用于探测光源的探测器10，光源驱动板8与主板7相背对设置，IMU安装骨架1位于光源驱动板8沿轴向相邻处设置有盘纤空间12，且盘纤空间12内固定安装有SLD光源9和用于分光的耦合器11，其中SLD光源9设置在盘纤空间12的中部，使得SLD光源9所产生的热量通过IMU安装骨架1传导到外部环境中，使IMU组合体内部环境保持相对稳定；而耦合器11的使用增加了盘纤空间12有效利用率。光源驱动板8与SLD光源9电路连接，用于对SLD光源9供电，SLD光源9的尾纤与耦合器11输入端的一根光纤光路熔接，探测器10的引脚与主板7电路连接，探测器10的输出端与耦合器11输入端的另外一根光纤光路熔接，耦合器11输出端分别与X轴光纤陀螺51、Y轴光纤陀螺52和Z轴光纤陀螺53光路熔接。

在一种实施方式中，X轴光纤陀螺51、Y轴光纤陀螺52和Z轴光纤陀螺53呈空间相互正交分布，其中X轴光纤陀螺51和Y轴光纤陀螺52沿IMU安装骨架1的外周面进行设置，Z轴光纤陀螺53沿径向嵌设在IMU安装骨架1靠近光源驱动板8的一端；X轴加速度计61、Y轴加速度计62和Z轴加速度计63呈空间相互正交分布，其中X轴加速度计61和Y轴加速度计62沿IMU安装骨架1的外周面进行分布，且X轴加速度计61、Y轴加速度计62和Z轴加速度计63均设置在IMU安装骨架1远离光源驱动板8的一端。

在一种实施方式中，光源驱动板8、主板7和盘纤空间12均设置在IMU安装骨架1的同一腔段的不同腔体内，这样在保证IMU安装骨架1结构强度的条件下解决了电路板散热过于集中和对IMU安装骨架1空间造成浪费的问题，同时有利于实现IMU组合体的小型化。其中盘纤空间12的内圈靠近开口处成型有用于卡合固定SLD光源9和耦合器11的卡盘121，卡盘121厚度大于0.5mm，可保护光纤整齐排列，避免外力损坏，提高光纤陀螺的精度。

在一种实施方式中，IMU安装骨架1各个腔室的轴线处贯穿连通、且各个腔室的连接处沿其轴线方向开设有用于布线的导引槽13，导引槽13槽宽为2-5mm，槽深大于3mm，导引槽13连通各个腔段，可保护各个光学器件尾纤及主板7电线，避免外力损坏，提高陀螺稳定性和可靠性。

在一种实施方式中，IMU安装骨架1呈圆柱形，采用铝合金材料制成，且外径小于32mm，整体长度小于450mm，IMU安装骨架1靠近光源驱动板8的一端通过螺钉固定连接有用于进行外部固定的端部接头4，且IMU安装骨架1远离光源驱动板8的一端设置有端盖3，IMU安装骨架1的外围套接有密封管2，密封管2和端盖3保证IMU组合体的密封性，提高可靠性。

本具体实施方案采用结构主体内部空间模块化连贯式的布局设计，使内部结构变得更加紧凑，节省了其安装空间，压缩了体积，且零部件加工难度小。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，包括IMU安装骨架(1)，其特征在于：所述IMU安装骨架(1)的外表面设有三组相互正交分布的X轴光纤陀螺(51)、Y轴光纤陀螺(52)和Z轴光纤陀螺(53)以及三组相互正交分布的X轴加速度计(61)、Y轴加速度计(62)和Z轴加速度计(63)，所述IMU安装骨架(1)一端的外周面还嵌设有主板模块和光源驱动板(8)，所述主板模块包括主板(7)，且主板(7)上电路连接有用于探测光源的探测器(10)，所述光源驱动板(8)与主板(7)相背对设置，所述IMU安装骨架(1)位于光源驱动板(8)沿轴向相邻处设置有盘纤空间(12)，且盘纤空间(12)内固定安装有SLD光源(9)和用于分光的耦合器(11)；所述光源驱动板(8)与SLD光源(9)电路连接，用于对SLD光源(9)供电，所述SLD光源(9)的尾纤与耦合器(11)输入端的一根光纤光路熔接，所述探测器(10)的引脚与主板(7)电路连接，探测器(10)的输出端与耦合器(11)输入端的另外一根光纤光路熔接，所述耦合器(11)输出端分别与X轴光纤陀螺(51)、Y轴光纤陀螺(52)和Z轴光纤陀螺(53)光路熔接。

2.根据权利要求1所述的一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，其特征在于：所述X轴光纤陀螺(51)、Y轴光纤陀螺(52)和Z轴光纤陀螺(53)呈空间相互正交分布，其中X轴光纤陀螺(51)和Y轴光纤陀螺(52)沿IMU安装骨架(1)的外周面进行设置，Z轴光纤陀螺(53)沿径向嵌设在IMU安装骨架(1)靠近光源驱动板(8)的一端；所述X轴加速度计(61)、Y轴加速度计(62)和Z轴加速度计(63)呈空间相互正交分布，其中X轴加速度计(61)和Y轴加速度计(62)沿IMU安装骨架(1)的外周面进行分布，且X轴加速度计(61)、Y轴加速度计(62)和Z轴加速度计(63)均设置在IMU安装骨架(1)远离光源驱动板(8)的一端。

3.根据权利要求1所述的一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，其特征在于：所述光源驱动板(8)、主板(7)和盘纤空间(12)均设置在IMU安装骨架(1)的同一腔段的不同腔体内，其中所述盘纤空间(12)的内圈靠近开口处成型有用于卡合固定SLD光源(9)和耦合器(11)的卡盘(121)。

4.根据权利要求1所述的一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，其特征在于：所述IMU安装骨架(1)各个腔室的轴线处贯穿连通、且各个腔室的连接处沿其轴线方向开设有用于布线的导引槽(13)，所述导引槽(13)槽宽为2-5mm，槽深大于3mm。

5.根据权利要求1所述的一种测斜用三轴光纤陀螺及IMU组合体，其特征在于：所述IMU安装骨架(1)呈圆柱形，采用铝合金材料制成，且外径小于32mm，整体长度小于450mm，所述IMU安装骨架(1)靠近光源驱动板(8)的一端通过螺钉固定连接有用于进行外部固定的端部接头(4)，且所述IMU安装骨架(1)远离光源驱动板(8)的一端设置有端盖(3)，所述IMU安装骨架(1)的外围套接有密封管(2)。

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