一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺及装配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺及装配方法，属于惯性测量技术领域。基于带材的多层磁屏蔽陀螺包括上罩、下罩、陀螺法兰、磁封闭空间、光学器件、陀螺电路板，可实现光纤环的磁屏蔽保护功能，具有轻质化、低成本、可根据实际需要选择多层屏蔽等优点。在装配时对新型带材进行了限位措施，搭接处无需特殊处理，不用胶粘实现带材的自固定，提高了带材应用的可靠性。用的可靠性。用的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺及装配方法


[0001]本专利技术涉及一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺及装配方法，属于惯性测量


技术介绍

[0002]光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的全固态惯性仪表，用来测量载体的角速率，是飞行器导航系统和姿控系统的重要组成部分，是实现飞行器高精度导航的重要保障。
[0003]由于法拉第效应的存在，光纤陀螺的精度会受到磁场环境的影响，法拉第效应会改变光路中光波的参数，产生的输出误差表现为零偏漂移。光纤陀螺应用环境中存在着地磁及空间磁场等，会对陀螺产生误差，因此需要对陀螺进行磁屏蔽设计，光纤陀螺磁屏蔽设计的主要目的是抑制法拉第效应，所以磁屏蔽设计主要是屏蔽光路，核心是屏蔽光纤环。
[0004]目前大多数中高精度陀螺均采用软磁材料(如坡莫合金)制成的结构件作为外壳，以达到磁屏蔽效果。该方法制造工艺比较容易实现，屏蔽可靠，是目前最常用的屏蔽方式。尽管如此，该方式依然有其固有的缺陷：
[0005](1)密度大，常用的坡莫合金的密度为8.7g/cm3，是铝合金2A12的3倍左右，在陀螺轻质化的趋势下，陀螺结构件重量占比越来越大，成为减重的一个难题；
[0006](2)工艺复杂，铁镍合金的内应力对于磁屏蔽效果影响很大，为保证坡莫合金具有优良的磁屏蔽效果，需要在加工完成后进行氢气退火处理以消除内应力，即便结构件进行很小的局部返修，都需要重新进行氢气退火。
[0007](3)多为单层屏蔽，在一些高精度陀螺设计时，采用双层或多层屏蔽，尺寸和重量代价较大。r/>[0008](4)材料加工成本、工艺成本较大，生产周期长，不利于低成本和快速响应的发展趋势。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于：克服现有技术上的不足，提供一种多层磁屏蔽陀螺及装配方法，该结构使用多层磁屏蔽带材设计，达到良好的磁屏蔽效果。本专利技术进一步可实现多层磁屏蔽的轻质化光纤陀螺，相比于坡莫合金结构件，结构重量可以节省50％以上。
[0010]本专利技术的技术方案为：
[0011]一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺，包括上罩、下罩、陀螺法兰、磁封闭空间、光学器件、陀螺电路板，其中：
[0012]陀螺法兰、上罩、下罩为主体结构件，上罩和下罩分别与陀螺法兰固定连接，形成上、下两个物理隔离的腔体；
[0013]光学器件和陀螺电路板位于上腔体中；
[0014]磁屏蔽空间位于下腔体中，所述磁封闭空间包括光纤环、光纤环底座、挡板、n块圆形屏蔽片I、n块圆形屏蔽片II、n块圆筒形屏蔽片III，n为屏蔽层数，n取值为[3,6]的任一整
数；光纤环底座与陀螺法兰固定连接；所述三种屏蔽片均由磁屏蔽带材构成，通过所有的屏蔽片搭接构成封闭的磁屏蔽空间，将光纤环、光纤环底座、挡板封闭在此空间内。
[0015]优选的，屏蔽片I、屏蔽片II、屏蔽片III的尺寸随着所在的屏蔽层而不同，第i层的屏蔽片I直径长度值为A
‑
2(i
‑
1)S，第i层的屏蔽片II直径值为B
‑
2(i
‑
1)S，第i层的屏蔽片III端面圆边周长值为C
‑
6.3(i
‑
1)S、高度值为D
‑
2(i
‑
1)S，其中i为[1,n]的整数，A为第1层屏蔽片I的直径值，B为第1层屏蔽片II的直径值，C为第1层屏蔽片III的端面圆边周长值，D为第1层屏蔽片III的高度值，S为磁屏蔽带材的厚度值，该厚度为基材和绝缘薄膜的总厚度，各尺寸的关系为A＝B，C＝3.14A。
[0016]优选的，光纤环底座、挡板的尺寸因屏蔽层数的设置而不同，光纤环底座直径值为E
‑
2(n
‑
1)S，挡板外径值为F
‑
2(n
‑
1)S，挡板高度值为G
‑
2(n
‑
1)S，E为屏蔽层数为1层时光纤环底座的直径值，F为屏蔽层数为1层时挡板的外径值，G为屏蔽层数为1层时挡板的高度值，E＝F＝A
‑
2nS，D
‑
G的值要大于光纤环高度值。
[0017]优选的，所述下腔体的内腔为圆柱形，在靠近下罩的圆柱形腔底放置所述圆形屏蔽片II，圆柱形腔侧壁放置屏蔽片III，陀螺法兰与光纤环底座的之间放置屏蔽片I，屏蔽片II上放置有挡板，屏蔽片III的上下两端分别顶住屏蔽片I、屏蔽片II。
[0018]优选的，所述陀螺法兰的中心位置有凸起的长方形定位块，屏蔽片I的中心开有相匹配的长方形定位槽。
[0019]优选的，所述屏蔽片I由光纤环底座均匀压紧，所述屏蔽片II由挡板均匀压紧，所述屏蔽片III在与屏蔽片II搭接边界两端分别由光纤环底座和挡板侧面进行限位，使搭接面不重叠。
[0020]优选的，所述磁屏蔽带材采用铁镍合金为基材，带材的一侧带有绝缘薄膜。
[0021]优选的，所述屏蔽片I、屏蔽片II、屏蔽片III均是将磁屏蔽带材通过成型板机加而成。
[0022]优选的，所述陀螺法兰、上罩、下罩、光纤环底座、挡板均为铝合金材质。
[0023]一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺装配方法，包括：
[0024](S1)将n块屏蔽片I按层数从第1层开始依次放置到陀螺法兰上，带绝缘薄膜一侧朝向陀螺法兰，所有圆形屏蔽片I的定位槽均穿过陀螺法兰的定位块，n取值为[3,6]的任一整数；将光纤环底座平整地压到所有的屏蔽片I上，并固定连接到陀螺法兰；将光纤环通过胶粘的方式固定到光纤环底座上，光纤在光纤环底座的中间圆环处进入陀螺法兰的另一端面；
[0025](S2)将第1层屏蔽片II放置到下罩的内腔腔底，带绝缘薄膜一侧朝向下罩内腔腔底；将第1层屏蔽片III放置到下罩腔内，带绝缘薄膜一侧朝向下罩内腔侧面，屏蔽片III圆筒一端顶住屏蔽片II，另一端稍微突出下罩边缘；再将第2层屏蔽片II、屏蔽片III按第一层的方法安装，如此重复直至将n块屏蔽片II、n块屏蔽片III安装完成；将挡板推入到下罩腔内，压住所有的圆形屏蔽片II；
[0026](S3)待S1中光纤环与光纤环底座之间的粘胶固化后，将S2装配完成的结构体安装到S1装配完成的陀螺法兰上；
[0027](S4)将光学器件和陀螺电路板依次安装到陀螺法兰上，待完成光纤和电气连接及工艺固定后，将上罩固定到陀螺法兰上。
[0028]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0029]1)本专利技术基于带材的多层磁屏蔽陀螺设计，优于现有技术中磁屏蔽陀螺所能达到的磁屏蔽效果，能够满足对高精度、高磁场强度或磁场强度变化范围较大的应用场合需求。
[0030]2)本专利技术在保证形尺寸和机械接口不变的情况下，实现屏蔽层数可调的多层磁屏蔽的设计，有利于统型设计，满足多种应用场合对屏蔽效果的不同要求。
[0031]3)在保证磁屏蔽效果的前提下，所有支撑结构均采用铝合金制成，无需采用密度较大、成本较高的软磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺，其特征在于，包括上罩、下罩、陀螺法兰、磁封闭空间、光学器件、陀螺电路板，其中：陀螺法兰、上罩、下罩为主体结构件，上罩和下罩分别与陀螺法兰固定连接，形成上、下两个物理隔离的腔体；光学器件和陀螺电路板位于上腔体中；磁屏蔽空间位于下腔体中，所述磁封闭空间包括光纤环、光纤环底座、挡板、n块圆形屏蔽片I、n块圆形屏蔽片II、n块圆筒形屏蔽片III，n为屏蔽层数，n取值为[3,6]的任一整数；光纤环底座与陀螺法兰固定连接；所述三种屏蔽片均由磁屏蔽带材构成，通过所有的屏蔽片搭接构成封闭的磁屏蔽空间，将光纤环、光纤环底座、挡板封闭在此空间内。2.根据权利要求1所述的一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺，其特征在于，屏蔽片I、屏蔽片II、屏蔽片III的尺寸随着所在的屏蔽层而不同，第i层的屏蔽片I直径长度值为A
‑
2(i
‑
1)S，第i层的屏蔽片II直径值为B
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2(i
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1)S，第i层的屏蔽片III端面圆边周长值为C
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6.3(i
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1)S、高度值为D
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2(i
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1)S，其中i为[1,n]的整数，A为第1层屏蔽片I的直径值，B为第1层屏蔽片II的直径值，C为第1层屏蔽片III的端面圆边周长值，D为第1层屏蔽片III的高度值，S为磁屏蔽带材的厚度值，各尺寸的关系为A＝B，C＝3.14A。3.根据权利要求2所述的一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺，其特征在于，光纤环底座、挡板的尺寸因屏蔽层数的设置而不同，光纤环底座直径值为E
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2(n
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1)S，挡板外径值为F
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2(n
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1)S，挡板高度值为G
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2(n
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1)S，E为屏蔽层数为1层时光纤环底座的直径值，F为屏蔽层数为1层时挡板的外径值，G为屏蔽层数为1层时挡板的高度值，E＝F＝A
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2nS，D
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G的值要大于光纤环高度值。4.根据权利要求1所述的一种基于带材的多层磁屏蔽陀螺，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯文龙，张俊杰，徐鹏，王嘉铭，袁韬，李德桥，何北，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：