[发明专利]一种光纤陀螺用光纤环性能评价环境温度减速装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺用光纤环性能评价环境温度减速装置。

背景技术

高精度光纤陀螺是惯性导航技术的重要组成部分，其性能的好坏直接决定了惯性导航的最终精度。目前，高精度光纤陀螺在变温条件下性能无法满足系统要求，究其根源便是光纤环性能不稳定。由于光纤环对温度变化比较敏感，限制了光纤陀螺的精度提高，要提高光纤陀螺的精度和稳定性，首先就是要最大限度地降低温度对光纤环的影响，减小温度影响可以从两个方面入手，一是对光纤环或光纤陀螺整体进行温度控制，二是改善光纤环的绕制工艺和结构设计，采取良好的隔热措施对光纤环圈进行热屏蔽，使得光纤环所处的环境温度变化速率小于1℃/min，从而降低境温度梯度对光纤环的影响。对第一种方案，由于增加了控温系统，将对光纤陀螺的使用寿命和可靠性产生较大的影响，一般只能用在一些特定场合，不适合惯导使用；第二种方案可以从根本上解决问题，最终实现高精度光纤陀螺工程化应用，而国内光纤陀螺实际应用基本采用的是第二种方案。

由于光纤环的性能参数对温度变化非常敏感，在对其参数进行测量时的环境温度需与实际使用时温度状态相符，为此，设计了环境温度减速装置，以模拟光纤环实际使用时环境温度变化，使得光纤环性能参数测量时的环境温度与实际应用基本保持一致。本装置在外界温度变化速率小于3℃/min时，其内部温度变化速率小于0.7℃/min，能满足高精度光纤陀螺用光纤环性能参数测量需要。

现阶段进行光纤环性能参数测量时，对光纤环所处环境温度的调节是通过控制温度控制箱的方法来实现，其温度控制箱显示的温度与光纤环所处的环境温度具有差异，且温度变化速率控制困难，操作不方便，测量数据重复性和稳定性都比较差，光纤环与实际工作环境状况差异较大，数据可靠性差。本发明是为了解决光纤陀螺用光纤环性能参数测量环境温度减速模拟问题，使得光纤环性能参数测量时的环境温度与实际使用状态相符。

发明内容

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

一种光纤陀螺用光纤环性能评价环境温度减速装置，其特征在于，光纤环的两端面各加一个由特种材料加工而成的垫片，置于基座的环型槽中，压板由三个M3螺钉和基座联接，盖用四个M3螺钉固定在基座上，基座及盖分别有一个Φ2mm的小孔，基座和盖的接合采用V型环槽，四个M3螺钉紧固。

该装置基于尺寸为外径103mm、内径82mm、厚度12mm的光纤环而设计，采用6061-T651铝合金材料，总体外形尺寸为Φ125mm×33.5mm。被测光纤环的主要力学环境是冲击和振动，提高力学环境适应性需要考虑装置的结构刚性和谐振频率。本发明装置的体积小、重量轻，结构简单，零件数量少，各部分采用十字槽沉头螺钉联接，牢固可靠，具有较强的抗冲击和抗加速运动的能力。

本发明装置的热设计，主要目的是降低光纤环的温度梯度、调整温度场方向和保证光电器件的良好散热。为解决被测光纤环良好的隔热和保温，结构上采用双层空气隙、接合部分采用V型槽配合的设计。为减少光、电器件自身发热对装置内部温度场的影响，将系统中的光路和电路部分都放在装置外部，内部除被测光纤环外无其它任何光、电器件等热源。

根据不同的被测光纤环尺寸，通过合理设计“基座”零件的尺寸及公差，可以精确控制光纤环的夹紧力。接触被测光纤环两个端面的“垫片”，选用导热率低、热膨胀系数小且可塑性高的材料，通过多孔隔热，可以降低装置向被测光纤环的热传导，并有效吸收被测光纤环自身的热变形。光纤环的尾纤，通过合理设计的多路沟槽，实现了无应力导出。

本发明装置中的所有零件，均由精密数控设备加工成型，精度高，尺寸一致性好。结构设计中，还充分考虑了加工及装配工艺的简化，以及后期维护的便利等因素。

本装置主要解决的技术问题有：通过结构设计减缓光纤环环境温度变化速率，使光纤环所处的温度场变化缓慢，降低温度梯度对光纤陀螺性能的影响，解决光纤环尾纤的无应力导出问题，同时要求装置体积小，重量轻，结构简单，便于调试和批量生产。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。

图1光纤陀螺用光纤环性能评价环减速境模拟装置

图中：1-基座；2-垫片；3-被测光纤环；4-压板；5-盖

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

被测光纤环3的两端面各加一个由特种材料加工而成的垫片2，置于基座1的环型槽中，再用压板4由三个M3螺钉和基座1联接，最后，将盖5用四个M3螺钉固定在基座1上。基座1及盖5分别有一个Φ2mm的小孔，用于被测光纤环尾纤的出纤。基座1和盖5的接合采用V型环槽，四个M3螺钉紧固，用以增强整个装置的气密性。该装置基于尺寸为外径103mm、内径82mm、厚度12mm的光纤环而设计，采用6061-T651铝合金材料，总体外形尺寸为Φ125mm×33.5mm。各部分采用十字槽沉头螺钉联接，牢固可靠，具有较强的抗冲击和抗加速运动的能力，结构上采用双层空气隙、接合部分采用V型槽配合的设计。为减少光、电器件自身发热对装置内部温度场的影响，将系统中电路部分放在装置外部，内部除被测光纤环外基本无热源，根据不同的被测光纤环尺寸，通过合理设计“基座”零件的尺寸及公差，可以精确控制光纤环的夹紧力。接触被测光纤环两个端面的“垫片”，选用导热率低、热膨胀系数小且可塑性高的材料，通过多孔隔热，可以降低装置向被测光纤环的热传导，并有效吸收被测光纤环自身的热变形。光纤环的尾纤，通过合理设计的多路沟槽，实现了无应力导出。装置中的所有零件，均由精密数控设备加工成型，精度高，尺寸一致性好。