KR100523951B1 - 터언 사이의 응력 완화 기능을 가지는 포트 자이로 센서 코일 - Google Patents

터언 사이의 응력 완화 기능을 가지는 포트 자이로 센서 코일 Download PDF

Info

Publication number
KR100523951B1
KR100523951B1 KR1019970060675A KR19970060675A KR100523951B1 KR 100523951 B1 KR100523951 B1 KR 100523951B1 KR 1019970060675 A KR1019970060675 A KR 1019970060675A KR 19970060675 A KR19970060675 A KR 19970060675A KR 100523951 B1 KR100523951 B1 KR 100523951B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
coil
optical fiber
potting material
applying
Prior art date
Application number
KR1019970060675A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980042516A (ko
Inventor
로버트 제이. 후버
맥크린 토마스
아마도 코르도바
랄프 에이. 패터슨
존 피이. 란
Original Assignee
리톤 시스템즈 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 리톤 시스템즈 인코포레이티드 filed Critical 리톤 시스템즈 인코포레이티드
Publication of KR19980042516A publication Critical patent/KR19980042516A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100523951B1 publication Critical patent/KR100523951B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/72Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
    • G01C19/721Details
    • G01C19/722Details of the mechanical construction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/72Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4439Auxiliary devices
    • G02B6/4457Bobbins; Reels

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Abstract

광섬유 자이로스코프를 위한 포트 센서 코일은 윤활재로 이루어진 층간 응력 완화층을 포함한다. 이 코일은 공지된 형태로 감겨진다. 다양한 코일 구조로 만들어질 수 있는데 여기에서 윤활재로 이루어진 피복층은 섬유 외부 재킷과 코일 포트 물질 사이의 접촉면에서 응력을 완화한다.

Description

터언 사이의 응력 완화 기능을 가지는 포트 자이로 센서 코일
본 발명은 광섬유 자이로스코프에 관련된다. 특히, 본 발명은 터언 사이의 응력을 완화하는 기능을 가지는 포트 센서 코일에 관한 것이다.
간섭계의 광섬유 자이로스코프는 다음과 같은 주요 성분으로 이루어진다: (1) 광원, (2) "최소 왕복 구조"의 요구를 충족하는 두 개의 빔 분할기(광섬유 방향성 결합기 및/ 집적 광학 Y-접합), (3) PM 섬유 또는 저복굴절성 섬유로 만들어진 광섬유 센서 코일, (4) 편광기, (5) 검파기. 광원에서 발생된 빛은 루프 빔 분할기에 의해 센서 코일에서 이동하는 공유 전파 및 카운터 전파로 나누어진다. 결합된 전자 장치는 코일의 대향한 단부에서 발생한 빛의 두 카운터전파 빔들 사이의 위상 관계를 측정한다. 두 빔에 의해 발생된 위상 이동 사이의 차이는, 공지된 사냑 효과 때문에, 계기가 고정된 단의 회전률에 비례한다.
환경적 요인은 카운터전파되는 빔들 사이의 측정된 위상 이동 차이에 영향을 주어서 바이어스 오류를 발생시킨다. 이런 환경적 요인들은 온도, 진동 및 자기장과 같은 변수들을 포함한다. 일반적으로, 이런 요인들은 시간에 따라서 변하고 코일 전체에 걸쳐 불균일하게 분포한다. 이 환경적 인자들은 코일을 통과할 때 각각의 카운터전파가 이동하는 광학적 광 경로에서 변이를 일으킨다. 두 전파상에서 발생된 위상 이동은 서로 상이하고, 회전으로 발생된 신호와 구별할 수 없는 바람직하지 못한 위상 이동을 일으킨다.
환경적 요인에서 발생된 감도 저하를 방지하는 한 가지 방법은 복수의 대칭 코일 와인딩 구조를 사용하는 것이다. 이 코일에서, 코일의 중심은 최내층에 배치되고 코일의 두 단부는 최외층에 배치되도록 와인딩이 이루어진다.
N. Frigo는 "사냑 간섭계에서 비왕복성의 선형 부분의 상쇄"에서 비왕복성을 보상하는 특별한 형태의 와인딩을 사용할 것을 제시하였다(Pros. SPIE Vol. 412 p. 268의 광섬유 및 레이저 센서 I (1983)). 또, "광섬유 센서 코일"이라는 표제로 Bendarz가 발표한 미국 특허 제 4, 793, 708에서는 2중극 또는 4중극 와인딩에 의해 형성된 대칭 광섬유 센서 코일을 제시한다. 여기에서 기술된 코일은 종래의 헬릭스 구조의 와인딩에 비해 개선된 기능을 가진다.
"4중극-와인딩 광섬유 센서 코일 및 제조 방법"이라는 표제로 Ivancevic에 의해 발명된 미국 특허 제 4, 856, 900은 개선된 4중극-와인딩 코일을 제시하는데 여기에서 단부 플랜지에 인접하여 존재하는 돌출한 섬유 부분 때문에 발생하는 섬유 핀치 및 마이크로벤드는 결합층 사이에서 상승하기 위한 회전 동심 와인딩 벽을 가지는 상기 폽업식 부분을 교체함으로써 극복된다.
적합한 코일 와인딩 기술은 광섬유 자이로의 출력에서 발견되는 일부 바이어스 오류를 최소화하지만, 모든 바이어스를 제거할 수는 없다. 특히 자이로 센서 코일의 형태는 자이로의 불규칙 운동, 바이어스 안정성, 바이어스 온도 감도, 바이어스 온도 램프 감도, 바이어스 진동 감도, 바이어스 자기 감도, 스케일 인자 온도 감도 및 입력축 온도 강도에 영향을 끼칠 수 있다.
또, Amado Cordova, Donald J. Bilinski, Samuel N. Fersht, Gleen M. Surabian, John D. Wilde와 Paul A. Hinman에 의해 발표된 "저바이어스 광섬유 자이로스코프를 위한 센서 코일"이라는 명칭의 미국 특허 제 5, 371, 593에서는 섬유 길이의 변화 및 진동 동적 변형에 의해 야기된 굴절률에 의해 포트 물질의 조성이 광섬유 자이로의 바이어스 진동 감도에 큰 영향을 미친다는 것을 제시한다.
상기 미국 특허는 전술한 환경적 인자를 최소화하기 위한 여러 가지 특징을 가지는 형태의 센서 코일을 기술한다. 여기에서 진동으로 유도된 바이어스와 포트 물질의 탄성 계수 사이의 관계가 기술된다. 일반적으로, 진동에 의한 자이로 작용은 고탄성 계수를 가지는 포트 물질을 사용함으로써 상당히 개선된다. 그러나 이 탄성 계수는 포트 물질의 큐어링 온도로부터 대부분 제거되는 온도에서 자이로 작동과 관련된 다른 문제점들을 일으킬 정도로 높아서는 안된다. 전술한 문제점으로는 코일 균열과 관련된 온도, PM-섬유로 가공된 코일의 h-매개변수 및, 큰 바이어스 온도-램프 감도 등이 있다. Amado Cordova와 Glenn M. Surabian의 "진동 및 열 효과에 대한 포트 광섬유 자이로 센서 코일"에 대한 미국 특허 제 5, 546, 482에서는 선호되는 물질의 유리 전이 온도와 자이로의 작동 온도 영역 사이의 관계를 기초로 고분자 포트 물질의 선택을 기술한다.
"저마찰 허브 접촉면을 가지는 자이로 센서 코일"에 대한 내용을 포함하는 Ralph A. Patterson의 미국 특허 출원 08/526, 725, Donald J. Bilinski, Gene H. Chin, Amado Cordova와 Samuel N. Fersht의 미국 특허 5, 545, 892에서는 코일을 캡슐에 넣는데 사용될 때 접착 물질의 성질과 관련된 여러 가지 문제점들을 극복하도록 만들어진 자이로 센서 코일을 위한 스풀을 나타낸다. 실제적인 차이는 캡슐 내에 존재하는 포트 센서 코일의 축 방향 열 팽창 특성과 방사상 방향 열 팽창 특성 사이의 차이에서 비롯된다. 일반적으로, 포트 센서 코일의 방사상 방향 열 팽창 계수는 10ppm/℃이하인 반면에, 포트 코일의 축 방향 열 팽창 계수는 200ppm/℃ 보다 크다. 유리 섬유의 열 팽창 특성(클래드와 코어) 및 둘레 고분자 물질(포트 물질)의 열 팽창 특성 차이가 크고 섬유 터언이 포트 접착제에 의해 완전히 캡슐 속에 둘러싸여 있고, 그 사이에 전혀 빈 공간을 가지지 않기 때문에 전술한 대로 포트 코일에 현저한 이방성이 생긴다. 따라서 축 방향 팽창은 고팽창 연성 포트 물질에 의해 결정되는 반면에 포트 코일의 방사상 방향 팽창은 저팽창 경성 유리섬유 터언에 의해 충분히 결정된다.
전술한 각각의 출원은 단일 지지 플랜지를 포함하는 스풀 또는 코일 마운트를 기술한다. 이것은 짝을 이룬 단부 플랜지를 적용하는 스풀과 상이하다. 단일 플랜지 배치는 포트 코일을 축 방향으로 구속하지 않으므로, 포트 코일에 가해지는 과다한 열 응력을 방지하여서 온도 변화에 따라 자이로 바이어스 움직임에 나쁜 영향을 끼친다. 그렇지 않으면 축 방향의 스풀보다 피복 코일의 팽창도가 더 크기 때문에 포트 코일에 과다 응력이 가해지기 쉽다.
"공극을 포함하는 결합된 광섬유 자이로 센서 코일"이라는 표제로 Amado Cordova에 의해 출원된 미국 특허 출원 08/661, 166에서는 포트 자이로 센서 코일의 이방성 열 팽창 성질에 의해 야기되는 문제점을 제시한다. 이 출원은 사용된 포트 물질의 양을 감소시킴으로써 전술한 효과를 줄일 수 있다는 것을 보여준다. 복수의 포트 물질이 박막의 섬유 피복재로써 적용될 수 있다. 상기 선택된 물질은 채워지지 않은 터언 사이의 공간을 남겨둔 채 일체형 구조물에 부여되는 충분한 결합 강도를 가지므로, 접착 포트 물질의 양 및 포트 코일의 이방성 열 팽창 크기를 감소시킬 수 있다.
포트 물질과 광섬유의 외부 재킷 물질의 열 팽창 특성 사이의 불일치 때문에 포트 자이로 센서 코일에 바이어스가 발생한다. 섬유 길이를 따라 발생되는 "후우프 변형력"은 비례적으로 Shupe 바이어스 오류에 영향을 미치고 섬유 축과 직각을 이루며 작용하는 분해 응력은 "바이어스 스파이크"를 발생시킨다. 이 바이어스 스파이크는 외부 섬유 재킷과 포트 물질 사이의 균열부를 밀폐하고 개봉한다. 따라서 결합 상태의 부적절한 변화는 Shupe 바이어스에서 대응하는 변화를 일으킨다.
종래 기술에 따른 전술한 단점들은 광섬유 자이로스코프를 위한 센서 코일을 구비한 본 발명에 의해 극복된다. 이 코일은 특정한 열 특성을 가지는 외부 재킷의 연속 광섬유를 포함한다. 이 섬유는 복수의 연속적인 동심 실린더형 층들에 배치된다. 각 층들은 정해진 와인딩 형태로 배치된 복수의 터언을 포함한다. 이 코일은 상기 외부 재킷의 연속광섬유의 열특성과 다른 열 특성을 가지는 설정된 조성으로 이루어진 포트 물질의 매트릭스 내에 둘러싸여진다. 외부 재킷과 포트 물질 사이에 열에 의해 발생된 응력을 줄이기 위한 장치가 구비된다.
둘째, 본 발명은 광섬유 자이로스코프를 위한 정해진 크기의 포트 센서 코일을 형성하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 포트 물질로 이루어진 층에 맨드릴을 적용함으로써 개시된다. 그러고나서 윤활층이 적용된 후, 광섬유층이 정해진 형태로 감겨진다. 그 후 또 다른 윤활층이 적용된다. 이런 연속 과정은, 설정된 길이의 광섬유가 감겨질 때까지 반복된다. 포트 물질로 이루어진 제일 마지막 층이 적용된 후 와인딩 포트 코일이 처리된다.
셋째, 본 발명은 광섬유 자이로스코프를 위한 정해진 크기의 포트 센서 코일을 형성하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 UV-처리된 포트 물질로 이루어진 층을 적용함으로써 개시된다. 포트 물질은 일정 시간동안 일정 강도의 자외선 에너지를 가해줌으로써 처리된다. 그 후 윤활층이 적용되고 섬유층이 정해진 방식으로 감겨진다. 이 과정은, 정해진 길이의 광섬유가 감겨질 때까지 반복된다. UV-처리된 포트 물질로 이루어진 층은 그 후에 적용되고 일정 시간 동안 일정 강도의 자외선 에너지를 가해줌으로써 큐어링된다.
본 발명은 광섬유 자이로스코프를 위한 정해진 크기의 포트 센서 코일을 형성하는 방법을 제공한다. 이 방법은 광섬유에 설정된 윤활 피복층을 적용하고 섬유를 복수의 동심층에 감아줌으로써 개시되고, 각각의 층들은 복수의 터언으로 이루어지고 한 층이 완전히 감겨졌을 때 한 층의 포트 물질을 적용하고 포트 물질을 큐어링한다.
본 발명은 광섬유 자이로스코프를 위한 정해진 크기의 포트 센서 코일을 형성하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 4중극 형태로 한 층의 광섬유를 감아줌으로써 개시되고 그 후에 한 층의 포트 물질을 적용한다. 이 과정은 4층의 광섬유로 이루어진 4중극자가 형성될 때까지 반복된다. 그 후에 설정된 윤활 피복층이 적용된다. 이 과정은, 정해진 길이의 광섬유가 감겨지고 포트될 때까지 반복된다. 상기 포팅 물질은 큐어링 처리된다.
본 발명의 전술한 장점과 또다른 장점들은 아래의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 이 상세한 설명에는 첨부 도면이 동봉된다.
도 1(a)는 종래 기술에 따른 포트 자이로 센서 코일(10)의 일부를 나타낸 횡단면도이다. 도면에 나타낸 것처럼, 포트 자이로 센서 코일(10) 일부는 코일 마운트의 맨드릴(14)과 플랜지(12)의 교차 부분에 인접한 영역에 배치된다. 이 코일 마운트 또는 스풀은 단일 단부 플랜지(12) 또는 전술한 대로 한 쌍의 플랜지로 구성될 수 있다.
코일은 정해진 와인딩 형태로 배치된 복수의 단일 연속 광섬유(16)의 터언으로 이루어진다. 상기 설명처럼, 와인딩 형태는 환경적 요인에 기인한 바이어스 효과를 최소화하도록 형성되는 것이 선호된다. 자이로 센서 코일을 형성하는데 선호되는 형태로는 4중극자 및 오르토사이클릭 형태가 있다.
감겨진 코일은 적절한 접착 포트 물질(18) 내에 끼워넣어진다. 포트 물질(18)의 매트릭스를 사용하면 진동으로 발생된 바이어스 효과 등을 줄이기 위한 강성을 더해 준다. 전술한 대로, 포트 물질(18)의 조성은 자이로 바이어스 상에, 온도와 같은, 가변 환경적 요인의 효과를 최소화하도록 주의깊게 선택되어야 한다.
도 1(b)는 도 1(a)의 1(b)-1(b)선을 따라서 본 포트 물질(18)의 매트릭스 내에서 광섬유(16) 터언을 나타낸 확대된 횡단면도이다. 광섬유(16)는 실리콘이나 아크릴 조성물로 이루어진, 내부 재킷(22)에 의해 둘러싸인 유리로 만들어진 내부 코어 및 피복 물질(20) 과 보호 외부 재킷의 기능을 가지는, 아크릴로 만들어진 외부 재킷(24)을 포함한다. 여러 가지 접착 포트 물질이 사용될 수 있다. 외부 재킷(24)과 포트 물질(18)의 조성은 일반적으로 다르기 때문에, 포트 광섬유 코일의 인접한 구조물의 열 팽창 특성은 서로 불일치한다. 이런 불일치는 광섬유(16)의 길이를 따라 작용하는 후우프 변형력 및 포트 물질(18)과 외부 재킷(24) 사이의 접촉면에서 발생하는 분해에 의해 발생하는 바이어스 스파이크 때문에 Shupe 오류가 생길 수 있다.
본 발명은 설정된 조성으로 이루어진 얇은 윤활층을 삽입함으로써 포트 물질(18)과 와인딩 광섬유로 만들어진 외부 재킷(24) 사이의 접촉면에서 인접한 결합된 물질의 불일치 때문에 발생되는 응력을 완화시킨다. 본원 출원인은 적절한 윤활 물질로 고진공 실리콘 그리스, 실리콘 오일 및 탄화 플루오르등이 있다. 윤활층을 아주 얇게 만들어줌으로써, 코일을 원상태로 유지할 수 있으므로 진동에 의해 자이로의 정확성이 감소하지는 않는다.
전술한 대로, 외부 재킷(24)과 포트 물질(18) 사이의 접촉면에서 열에 의해 유도된 응력은 비례적으로 Shupe 바이어스 효과를 일으키는 후우프 변형력뿐만 아니라 분해력을 발생시킬 수 있다. 바이어스 스파이크는 소형 자이로(200m이하)에서 비교적 큰 오류 인자를 나타내지 않는 반면에, 이 인자는 비교적 큰 코일(예;3인치의 지름과 1킬로미터의 섬유 길이)에서 자이로 오류에 큰 영향을 미친다.
포트 물질과 와인딩 섬유의 외부 재킷 사이의 접촉면에서 열에 의해 발생된 응력을 줄이기 위한 상기 윤활층은 본 발명에 따른 여러 가지 구조를 제공할 수 있다. 이 구조는 코일을 생산하는 동안 윤활층을 도입하기 위한 여러 가지 가능성을 반영한다.
도 2는 본 발명에 따른 포트 자이로 센서 코일의 일부를 나타낸 횡단면도이다. 도면에서 알 수 있듯이, 광섬유(28)로부터 감겨진 센서 코일로 이루어진 외부재킷의 표면(26)은 광섬유(28)로 감겨진 층의 터언을 둘러싸는 윤활층(32, 34)에 의하여 주위 포트 물질(30)로부터 이격되어 있다.
도 2에 나타낸 구조는 일반적인 코일 와인딩 공정에 기정의 윤활재를 적용함으로써 이루어질 수 있다. 포트 물질(30)은 코일 생산 공정에 영향을 미칠 수 있다. 열 처리된 접착 포트 물질인 경우에, 전체 센서 코일은 큐어링 공정 이전에 감겨지고 포트된다. 또는, UV 처리된 포트 물질을 사용하면 포트된 코일을 한 층씩 처리할 수 있다. 이것은 한 층의 와인딩 터언이 저레벨로 미끄러질 때 발생하는 "슬럼핑"과 같은 와인딩 효과를 감소시킬 수 있다. 물론, 이것은 주의깊게 선택된 와인딩 형태를 정확하게 유지할 수 있다.
도 2의 구조를 만들기 위해서, 와인딩, 윤활재 적용 및 포팅을 교대로 적용할 수 있다. 열처리된 포트 물질인 경우에, 이 과정은 다음과 같다: 우선 포팅 물질(30)은 지지 맨드릴의 상단에 적용된다. 그 다음에 윤활층(34)은 포팅 물질과 감겨진 광섬유층(28)에 걸쳐 펼쳐지고 브러시된다. 그 후에 윤활재(32)로 이루어진 상부층(32)은 새로이 감겨진 광섬유층에 펼쳐지고 브러시된 후 또다른 포팅 물질(36)로 이루어진 층이 적용된다. 광섬유(28) 아래에 층(34)이 적용되고 바로 위에 층(32)가 놓여서, 섬유(28)는 주위 포팅 물질 층(30, 36)으로부터 분리되어 있다.
전술한 대로, 열처리 조성물로 만들어진 포팅 물질인 경우에, 센서 코일의 와인딩과 포팅 과정이 종료될 때까지 전술한 공정이 계속된다. 그 후, 와인딩되고 포팅된 코일은 큐어링하는 동안 일정 시간 동안 적합한 온도에서 건조된다. 또는, UV 처리된 포팅 물질인 경우에, 적층식으로 적용된 후에 포팅 물질이 큐어링된다. 한 층을 와인딩하고 윤활재로 이루어진 상부 층 상에 브러싱 및 스프레이 처리를 한 후에, 포팅 물질이 적용되고 일정 시간동안 일정 강도의 자외선 에너지를 가해줌으로써 큐어링된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 코일의 일부를 나타낸 횡단면도이다. 도면에 나타난 것처럼, 도 2에 나타낸 실시예와는 달리 광섬유(38)의 터언은 윤활재로 만들어진 얇은 층(40)으로 피복되고 광섬유(38)와 둘레 포팅 물질(42) 사이에 삽입된다. 이 실시예는 도 2에 나타낸 센서 코일을 형성하는데 적용되는 공정과는 다른 공정으로 형성될 수 있다. 섬유가 이송부에서 광섬유(38)가 정해진 형태로 감겨지는 테이크업 스풀로 이동할 때 윤활재로 구성된 욕을 통과하는 동안 광섬유(38)는 한 층의 윤활 물질(40)로 피복되고, 피복 물질로 이루어진 얇은 층(40)은 섬유(38)로 이루어진 외부면에 계속 접착되어 있다.
포팅 물질(42)은 각 층이 감겨진 후에 적용된다. 열처리할 수 있는 포팅 물질(42)이 적용되는 경우에, 전체 센서 코일이 감겨지고 포팅된다. 그 후에 일정시간 동안 적절한 온도에서 포팅 물질이 큐어링되고 코일 형성을 종료한다. 또는 UV 처리된 포팅 물질이 적용되고, 포팅 물질로 이루어진 각 층이 적용된 직후에 코일은 큐어링될 수 있다. 또, UV 처리된 포팅 물질을 적용함으로써, 슬럼핑 현상을 발생시키지 않는 장점을 비롯하여 여러 가지 장점들이 달성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 횡단면도를 나타낸다. 이 실시예는 4중극 와인딩 형태를 취한다. 이 와인딩 형태에서, 광섬유(44)는 중심으로부터 두 방향(시계 방향 또는 반시계 방향)으로 감겨지고, 이 반복 형태는 전체 터언의 4층에 걸쳐 감겨진다. 제 1, 제 4층의 터언은 동일한 방향으로 감겨지는 반면에 제 2, 제 3층은 반대 방향으로 감겨진다.
도 4에 나타낸 실시예에서, 4층으로 이루어진 와인딩을 포함하는 연속 4중극은 정해진 윤활층(46)에 의해 서로 분리되어 있다. 전체 4층은 현 방법에 따라 감겨지고 포팅처리된다. 그 후에, 윤활층(46)이 삽입되고 다른 4중극의 와인딩 및 포팅 과정이 개시된다. 각각의 4중극 세그먼트를 분리하는 윤활층(46)은 응력을 완화시킨다. 윤활층(46)은, 코일 전체에 걸쳐 주기적으로 응력이 경감됨에 따라 응력 증강이 발생할 수 있을 정도로 한정한다.
따라서, 본 발명은 광섬유 자이로를 위한 개선된 포트 센서 코일을 제공한다. 본 발명에 따르면, 종방향 후우프 변형력 및 횡방향 분해력을 제거 또는 감소시키기 때문에 낮은 자이로 오류를 얻을 수 있다.
본 발명은 현재 선호되는 실시예를 참고로 기술되고 있지만, 이 실시예에 국한되지는 않는다. 또, 본 발명은 하기 특허 청구 범위에 의해서만 한정된다.
도 1(a)와 1(b)는 종래 기술에 따른 포트 센서 코일의 일부를 나타낸 횡단면도 및, 도 1(a)의 1(b)-1(b)선을 따라서 본 광섬유의 확대된 횡단면도.
도 2는 본 발명에 따른 포트 자이로 센서 코일의 일부를 나타낸 횡단면도.
도 3은 본 발명에 따른 자이로 센서 코일의 다른 실시예를 나타낸 횡단면도.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 자이로 센서 코일의 횡단면도.
*부호 설명
10 ... 포트 자이로 센서 코일 12 ... 플랜지
14 ... 맨드릴 16, 28, 38, 44 ... 광섬유
18 ... 포트 물질 20 ... 클래드
22 ... 내부 재킷 24 ... 외부 재킷
32, 34, 46 ... 윤활층

Claims (23)

  1. a) 맨드릴에 한 층의 포팅 물질을 적용하는 단계;
    b) 설정된 윤활재로 이루어진 한 층을 적용하는 단계;
    c) 정해진 형태로 한 층의 광섬유를 감는 단계;
    d) 한 층의 설정된 윤활재를 적용하는 단계;
    e) 설정된 길이의 광섬유가 감겨질 때까지 상기 a 단계에서 d 단계를 반복하는 단계;
    f) 포팅 물질로 이루어진 제일 마지막 층을 적용하는 단계;
    g) 상기 포팅 처리된 물질을 큐어링하는 단계로 이루어진 광섬유 자이로스코프를 위한 정해진 크기의 포트 센서 코일을 형성하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 포팅 물질은 열로 큐어링할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 큐어링 단계에서는 설정된 온도에서 정해진 시간 동안 상기 코일을 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. a) UV-큐어링 가능한 포팅 물질로 이루어진 층을 적용하는 단계;
    b) 설정된 시간동안 정해진 강도의 자외선 에너지를 가해줌으로써 상기 포팅 물질을 큐어링하는 단계;
    c) 한 층의 설정된 윤활재를 적용하는 단계;
    d) 설정된 형태로 한 층의 광섬유를 감는 단계;
    e) 한 층의 설정된 윤활재를 적용하는 단계;
    f) 설정된 길이의 광섬유가 감겨질 때까지 상기 a 단계에서 e 단계를 반복하는 단계;
    g) UV로 큐어링 할 수 있는 포팅 물질로 이루어진 제일 마지막 층을 적용하는 단계;
    h) 설정된 시간동안 설정된 강도의 자외선 에너지를 가해줌으로써 상기 포팅 처리된 물질을 큐어링하는 단계로 이루어진 광섬유 자이로스코프를 위한 정해진 크기의 포트 센서 코일을 형성하는 방법.
  5. a) 설정된 윤활재로 이루어진 피복을 광섬유에 적용하는 단계;
    b) 복수의 터언을 포함하는, 복수의 동심 층들로 광섬유를 감는 단계;
    c) 각 층이 완전히 감겨졌을 때 한 층의 포팅 물질을 적용하는 단계; 및
    d) 상기 포팅 물질을 큐어링 처리하는 단계로 이루어진 광섬유 자이로스코프를 위한 설정된 크기의 포트 센서 코일을 형성하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    a) 상기 포팅 물질은 열로 큐어링할 수 있고;
    b) 정해진 길이의 광섬유가 감겨진 후에 상기 포팅 물질은 큐어링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 코일은 설정된 온도에서 정해진 시간동안 상기 코일을 가열함으로써 큐어링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    a) 상기 포팅 물질은 UV로 큐어링할 수 있고;
    b) 포팅 물질로 이루어진 각각의 층들은, 이 층이 붙여질 때 큐어링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 설정된 시간 동안 정해진 강도의 자외선 에너지를 가해줌으로써 각각의 층들이 큐어링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. a) 사중극자 형태로 한 층의 광섬유를 감는 단계;
    b) 한 층의 포팅 물질을 적용하는 단계;
    c) 광섬유로 이루어진 4층을 포함하는 사중극자가 형성될 때까지 a와 b 단계를 반복하는 단계;
    d) 한 층의 설정된 윤활 피복부를 적용하는 단계;
    e) 설정된 길이의 광섬유가 감겨지고 포팅 처리될 때까지 a에서 d 단계를 반복하는 단계; 및
    f) 상기 포팅 물질을 큐어링하는 단계로 이루어진 광섬유 자이로스코프를 위한 정해진 크기의 포팅 센서 코일을 형성하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    a) 상기 포팅 물질은 UV로 큐어링될 수 있고;
    b) 포팅 물질은 사용할 때에 큐어링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 포팅 물질은 설정된 시간동안 설정된 강도의 자외선 에너지를 가해줌으로써 큐어링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    a) 상기 포팅 물질은 열로 큐어링 처리되고;
    b) 상기 코일을 감고 포팅 처리한 이후에 상기 포팅 물질은 큐어링 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 포팅 물질은 설정된 온도에서 정해진 시간동안 상기 코일을 가열함으로써 큐어링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 광섬유가 접착 포팅 물질의 매트릭스 내에 둘러싸여진 복수의 감긴 층을 형성하는 복수의 터언을 포함하는 형태의 광섬유 자이로스코프를 위한 포트 센서 코일에 있어서,
    상기 코일과 상기 포팅 물질의 하나이상의 감긴 층의 터언들 사이의 중간면에 위치되는 윤활 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포트 센서 코일.
  16. 제 15항에 있어서, 하나이상의 연속된 윤활물질층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포트 센서 코일.
  17. 제 16항에 있어서, 연속된 하나이상의 윤활물질층이 상기 코일의 감긴층의 터언과 접촉하는 것을 특징으로 하는 포트 센서 코일.
  18. 제 17항에 있어서,
    a) 두 연속된 윤활물질층;
    b) 상기 코일의 감긴 층의 터언에서 상기 섬유의 상부 및 하부 부분과 접촉하는 연속된 윤활물질층;
    c) 상기 감긴 층의 터언 사이에서 서로 접촉하는 연속된 윤활물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 포트 센서 코일.
  19. 제 17항에 있어서,
    a) 복수의 연속된 윤활물질층;
    b) 광섬유 터언의 복수 층에 의해 포트 코일내에서 서로 이격되는 복수의 연속된 윤활물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 포트 센서 코일.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 윤활 물질층이 네개의 터언 층으로 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 포트 센서 코일.
  21. 제 19항에 있어서,
    a) 상기 섬유가 4중극 와인딩 형태를 포함하고,
    b) 연속된 윤활물질층이 인접한 4중극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 포트 센서 코일.
  22. 제 15항에 있어서, 상기 윤활물질이 상기 섬유를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 포트 센서 코일.
  23. 제 15항에 있어서, 상기 윤활물질이 고진공 실리콘 그리스, 실리콘 오일 및 탄화플루오르로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포트 센서 코일.
KR1019970060675A 1996-11-19 1997-11-18 터언 사이의 응력 완화 기능을 가지는 포트 자이로 센서 코일 KR100523951B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/751,984 US5742390A (en) 1996-11-19 1996-11-19 Potted gyro sensor coil with inter-turn stress relief
US8/751984 1996-11-19
US08/751984 1996-11-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980042516A KR19980042516A (ko) 1998-08-17
KR100523951B1 true KR100523951B1 (ko) 2005-12-29

Family

ID=25024354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970060675A KR100523951B1 (ko) 1996-11-19 1997-11-18 터언 사이의 응력 완화 기능을 가지는 포트 자이로 센서 코일

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5742390A (ko)
EP (1) EP0843158A3 (ko)
JP (1) JPH10185585A (ko)
KR (1) KR100523951B1 (ko)
IL (1) IL122192A0 (ko)
TW (1) TW349169B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6349166B1 (en) 1998-12-28 2002-02-19 Honeywell International Inc. Adhesive system for a fiber optic gyroscope sensing coil
US6005665A (en) * 1998-12-29 1999-12-21 Honeywell, Inc. Job zone for a high performance navigation grade rate sensing coil
CA2323044C (en) * 1999-01-06 2008-02-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical component having resin coated optical fiber coil
US6650821B1 (en) 1999-01-06 2003-11-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical device and a making method thereof
US6546180B1 (en) 1999-01-06 2003-04-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Coiled optical assembly and fabricating method for the same
US6898364B2 (en) * 2002-08-27 2005-05-24 Northrop Grumman Corporation Buffer layer promotion of decrease of one or more strain gradients in optical fiber winding
US6980709B2 (en) * 2003-06-20 2005-12-27 Northrop Grumman Corporation Polymeric material with voids that compress to allow the polymeric material to absorb applied force and decrease reaction force to one or more sensor fibers
JP5385516B2 (ja) * 2007-07-10 2014-01-08 エヌ・ティ・ティ・インフラネット株式会社 変形量センサ、変形量測定装置、変形量測定方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4856900A (en) * 1987-06-03 1989-08-15 Litton Systems, Inc. Quadrupole-wound fiber optic sensing coil and method of manufacture thereof
US5546482A (en) * 1993-04-19 1996-08-13 Litton Systems, Inc. Potted fiber optic gyro sensor coil for stringent vibration and thermal enviroments
US5444534A (en) * 1993-12-27 1995-08-22 Andrew Corporation Coil mounting arrangement for fiber optic gyroscope
US5552887A (en) * 1995-04-07 1996-09-03 Andrew Corporation Fiber optic rotation sensor or gyroscope with improved sensing coil
US5767970A (en) * 1996-06-10 1998-06-16 Litton Systems, Inc. Bonded fiber optic gyro sensor coil including voids

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10185585A (ja) 1998-07-14
KR19980042516A (ko) 1998-08-17
US5742390A (en) 1998-04-21
IL122192A0 (en) 1998-04-05
EP0843158A3 (en) 1999-08-04
TW349169B (en) 1999-01-01
EP0843158A2 (en) 1998-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5371593A (en) Sensor coil for low bias fiber optic gyroscope
US5546482A (en) Potted fiber optic gyro sensor coil for stringent vibration and thermal enviroments
JP2863116B2 (ja) 光ファイバ・ジャイロスコープ用の回転センサ
KR100523951B1 (ko) 터언 사이의 응력 완화 기능을 가지는 포트 자이로 센서 코일
US5870194A (en) Gyro sensor coil with filled optical fiber
IL172639A (en) Polymeric material with voids that compress to allow the polymeric material to absorb applied force and decrease reaction force to one or more sensor fibers
US5848213A (en) Low shupe bias fiber optic rotation sensor coil
US5818590A (en) Flange-supported sensor coil for a fiber optic gyroscope
US20070206196A1 (en) Fiber optic sensor coil including a restraining ring and method of forming
US7042572B2 (en) Fiber optic sensing coil with isotropic properties
US5767970A (en) Bonded fiber optic gyro sensor coil including voids
EP0694760B1 (en) Fiber optic gyro with potted coil
IL166807A (en) Gyroscope with dividing layers and filling material for the fibrous coil
US6486960B2 (en) Fiber optic sensor coil and tool for forming same
JP2708370B2 (ja) ポット状光ファイバジャイロセンサコイル
CN1187617A (zh) 具有绕匝间应力释放的封装陀螺传感器线圈
JPH0861962A (ja) 低バイアス光ファイバジャイロスコープ用センサコイル
JPS62299918A (ja) 偏波保持光フアイバの固定方法
CA2126034A1 (en) Potted fiber optic gyro sensor coil for stringent vibration and thermal environments
CA2117416A1 (en) Sensor coil for low bias fiber optic gyroscope

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee