一种高环境适应性光纤陀螺制造技术

本发明专利技术属于光纤陀螺技术，具体涉及一种高环境适应性光纤陀螺。本发明专利技术高环境适应性光纤陀螺包括敏感组件、光源、控制板、上外罩、下外罩、密封接插件，所述光源位于敏感组件下方，控制板位于敏感组件上方，所述敏感组件、光源、控制板密封设置在上外罩和下外罩内，且控制板通过密封接插件连接外部器件，其中，所述敏感组件包括光纤环、上支撑件、下支撑件，所述上支撑件为中空结构，其中部设置有若干连接法兰，上部为环形槽，下部为环形筒壁结构，所述连接法兰为光纤陀螺外接安装接口。本发明专利技术光纤陀螺通过内部结构设计优化和材料选取，综合考虑振动、热场、磁场、水汽等环境以及重量、体积、成本等对光纤陀螺性能的影响，有效提高光纤陀螺的环境适应性，具有较大的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高环境适应性光纤陀螺
本专利技术属于光纤陀螺技术，具体涉及一种高环境适应性光纤陀螺。
技术介绍
光纤陀螺具有全固态、体积小、抗干扰、耐冲击、使用寿命长、动态范围大、启动时间短、设计灵活、成本低等诸多突出优点，是一种潜力巨大的角速度传感器。但在实际应用中，光纤陀螺受到振动、热场、磁场、水汽等环境的显著影响，精度和可靠性明显降低，极大地限制了光纤陀螺的应用。例如，振动可引起光纤陀螺零偏稳定性精度劣化达10倍，磁场、热场可引起其零偏稳定性精度下降达2至3倍，水蒸汽环境会引起其标度因数长期漂移达数百ppm，同时，水蒸汽侵蚀光纤涂层导致光纤微裂纹扩展引起光纤断裂，影响产品的长期可靠性。此外，随着光纤陀螺应用范围的不断扩大，对光纤陀螺在高精度、小体积、低成本、高可靠性等方面不断提出新要求。现有技术通常针对特定的应用环境进行专项强化设计，形成定制化产品，但往往难以同时适应其它应用环境，例如优化振动、密封性能往往引起产品重量大、热场均匀性差，考虑磁场影响所设计的产品往往耐振动性能不足，针对热场设计的产品往往损失了体积和耐振动性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种结构设计巧妙、环境适应性强、可靠性高的光纤陀螺。本专利技术的技术方案：一种高环境适应性光纤陀螺，其包括敏感组件、光源、控制板、上外罩、下外罩、密封接插件，所述光源位于敏感组件下方，控制板位于敏感组件上方，所述敏感组件、光源、控制板密封设置在上外罩和下外罩内，且控制板通过密封接插件连接外部器件，其中，所述敏感组件包括光纤环、上支撑件、下支撑件，所述上支撑件为中空结构，其中部设置有若干连接法兰，上部为环形槽，下部为环形筒壁结构，所述连接法兰为光纤陀螺外接安装接口，所述下支撑件为台阶筒结构，其中台阶筒端面与上支撑件内缘孔壁接触形成密封空间，所述光纤环设置在上支撑件、下支撑件之间所形成的密封空间内，且上下端面分别与上支撑件底面和下支撑件内环底面胶接，使得敏感元件核心的光纤环通过法兰直接与外部设备进行连接，有效提高振动性能。所述各法兰的中心位置与敏感组件重心位置重合，可有效避免外界振动传递过程中的谐振放大，提高敏感组件的耐振动性能。所述光纤环尾纤设置在环形槽内，构成敏感组件的一部分，有利于隔离外界干扰环境因素，便于产品实现。所述下支撑件台阶筒上设置有横梁，所述横梁上方设置有Y波导和耦合器，下方为光源。所述上支撑件、下支撑件外分别设置有对接的上磁屏蔽层、下磁屏蔽层，重量轻，易加工，可有效屏蔽外界磁场对敏感组件的影响。所述上外罩、下外罩分别通过螺钉固定在上支撑件法兰的上下两侧，结合面处涂抹密封剂密封，形成内密封腔，可有效隔离外界水汽对光纤陀螺的影响。所述上支撑件、下支撑件以及上外罩、下外罩均为铝材料，导热率高，在光纤环周围形成两层热均匀层，有利于光纤环周围温度迅速达到均匀状态。所述上支撑件与下支撑件之间的接缝通过导热率接近铝的胶黏剂粘接，光纤环与上下支撑件之间通过导热率接近空气的胶黏剂粘接，使得上下支撑件热导通，形成热均匀层，光纤环与支撑件之间形成热隔离层，将外界温度变化对光纤环的影响降低到最小。本专利技术的有益效果：1、光纤环、上支撑件、下支撑件相互之间通过胶黏剂粘接的方式形成一个整体，通过上支撑件外侧的法兰直接形成敏感组件以及光纤陀螺的对外安装接口，使得外部安装接口直接连接光纤陀螺的核心敏感部件，避免了转接、悬臂连接等引起振幅放大，有利于提高光纤陀螺的振动性能。2、上支撑件、下支撑件、上外罩和下外罩均为铝材料，强度高、重量轻、导热率高，在光纤环外部形成了两层热场均匀层，同时光纤环与上下支撑件之间通过导热率与空气接近的胶黏剂粘接、支撑件与外罩间存在空气隙，形成了两层热场隔离层，两种效果综合作用有效缓解热场不均匀对光纤陀螺敏感组件的影响。3、选用软磁合金薄板材焊接件作为敏感组件的磁屏蔽层，有效隔离外界磁场对光纤陀螺的影响，同时避免用软磁合金直接加工为结构件引起的难加工、成本高、重量重等问题。4、上、下支撑件通过粘接形成密封仓，将光纤环包裹在内部，上外罩、下外罩通过密封剂密封，同时采用密封接插件进行电气连接，形成了双层密封结构，有效隔绝了外部水汽对光纤陀螺标度因数和可靠性的影响。附图说明图1为高环境适应性光纤陀螺三维立体图图2为高环境适应性光纤陀螺剖面图图3为敏感组件三维立体图图4为敏感组件剖面图附图标记说明：1-上外罩、2-下外罩、3-敏感组件、4-光源、5-控制板、6-光源板、101-密封接插件、301-上磁屏蔽层、302-上支撑件、303-光纤环、304-下支撑件、305-Y波导、306-耦合器、307-下磁屏蔽层。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。如图1、图2、图3所示，本专利技术高环境适应性光纤陀螺包括上外罩1、下外罩2、敏感组件3、光源4、控制板5、密封接插件101。其中，所述敏感组件3为光纤陀螺的核心部件，用于角速率探测，包括上磁屏蔽层301、上支撑件302、光纤环303、下支撑件304、Y波导305、耦合器306、下磁屏蔽层307。所述光纤环303通过上端面和下端面分别与上支撑件302、下支撑件304粘接，上支撑件302与下支撑件304通过高强度、高导热率的胶黏剂粘接，形成一个整体。所述上支撑件302外侧设置有若干对称分布的法兰，用于与外部连接，上述各法兰中心与敏感组件3重心位置重合，从而能够有效避免了转接、悬臂连接等引起振幅放大，利于光纤陀螺的振动性能提高改善。所述上支撑件302顶部设置有环槽，用于放置器件尾纤。所述下支撑件304内侧设置有横梁，Y波导305、耦合器306安装在该横梁顶部，光源4及光源板6固定在该横梁底部，整体结构紧凑，空间小，适合光纤陀螺的小型化设计。所述光纤环303、上支撑件302、下支撑件304相互之间通过胶黏剂粘接的方式形成一个整体，形成密封结构。其中，上支撑件302与下支撑件304为铝材料，上支撑件302与下支撑件304之间的接缝通过导热率高的胶黏剂粘接，从而可以快速导热。所述光纤环303与上下支撑件303、304之间通过导热率与空气接近的胶黏剂粘接，以具有较好的隔热性能，以适应环境温度变化，具有较好的环境热适应性。上述两种导热率较高和较低的胶黏剂均可选用市面满足导热率要求的常规胶黏剂，不局限于某一特定胶黏剂。所述上磁屏蔽层301、下磁屏蔽层307均由软磁合金薄板材焊接而成，上磁屏蔽层301与下磁屏蔽层307之间的接缝通过焊接连接，二者包裹在上支撑件302、下支撑件304的外侧，用于实现对光纤环303的磁场本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高环境适应性光纤陀螺，其特征在于，包括敏感组件、光源、控制板、上外罩、下外罩、密封接插件，所述光源位于敏感组件下方，控制板位于敏感组件上方，所述敏感组件、光源、控制板密封设置在上外罩和下外罩内，且控制板通过密封接插件连接外部器件，其中，所述敏感组件包括光纤环、上支撑件、下支撑件，所述上支撑件为中空结构，其中部设置有若干连接法兰，上部为环形槽，下部为环形筒壁结构，所述连接法兰为光纤陀螺外接安装接口，所述下支撑件为台阶筒结构，其中台阶筒端面与上支撑件内缘孔壁接触形成密封空间，所述光纤环设置在上支撑件、下支撑件之间所形成的密封空间内，且上下端面分别与上支撑件底面和下支撑件内环底面胶接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高环境适应性光纤陀螺，其特征在于，包括敏感组件、光源、控制板、上外罩、下外罩、密封接插件，所述光源位于敏感组件下方，控制板位于敏感组件上方，所述敏感组件、光源、控制板密封设置在上外罩和下外罩内，且控制板通过密封接插件连接外部器件，其中，所述敏感组件包括光纤环、上支撑件、下支撑件，所述上支撑件为中空结构，其中部设置有若干连接法兰，上部为环形槽，下部为环形筒壁结构，所述连接法兰为光纤陀螺外接安装接口，所述下支撑件为台阶筒结构，其中台阶筒端面与上支撑件内缘孔壁接触形成密封空间，所述光纤环设置在上支撑件、下支撑件之间所形成的密封空间内，且上下端面分别与上支撑件底面和下支撑件内环底面胶接。


2.根据权利要求1所述的高环境适应性光纤陀螺，其特征在于，所述各法兰的中心位置与敏感组件重心位置重合。


3.根据权利要求1所述的高环境适应性光纤陀螺，其特征在于，所述光纤环尾纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔军，谷林，谢良平，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61