[发明专利]一种抑制光纤陀螺磁场敏感度的光纤环及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抑制光纤陀螺磁场敏感度的光纤环及其制备方法，包括两个按照相同工艺绕制的光纤环及二者之间的粘结部分。本发明的制备方法包括以下步骤：利用光纤环骨架采用相同的工艺分别绕制两根保偏光纤，两个光纤环的层数和每层上光纤的匝数完全相同；分别测量两个光纤环的磁场灵敏系数和磁场灵敏轴；旋转光纤环，使两个光纤环的平面直角坐标系重合。之后旋转其中一个光纤环，使两个光纤环的磁场灵敏轴位置相反；对两个光纤环进行熔接；将两个光纤环用固化胶进行粘合，使法拉第效应引起的磁场误差相互补偿。本发明有效抑制法拉第效应引起的误差，明显降低光纤陀螺的磁场灵敏度，改善光纤陀螺的零偏性能。

技术领域

本发明涉及一种光纤环及其制备方法，特别是一种抑制光纤陀螺磁场敏感度的光纤环及其制备方法，属于光纤陀螺技术领域。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速率传感器，通过检测在光纤环中相向传输的两束光波的非互易性相移来敏感角速度。由于其具有全固态设计、启动快、重量轻、动态范围大、结构灵活等特点，被广泛应用于各种军用及民用惯性导航领域。光纤环是光纤陀螺中敏感角速率的核心部件。有骨架光纤环主要由骨架、保偏光纤和固化胶构成，光纤环骨架支撑缠绕光纤层并由固化胶固定成整体。在光纤环绕制完成后，可将骨架拆除得到无骨架光纤环。然而，在拉制保偏光纤和绕制光纤环的过程中，光纤不避免的会产生扭转。扭转导致光波在保偏光纤的传播模式由线偏振模演变为椭圆偏振模。当外界磁场(地球磁场、电机磁场等)作用在光纤环上时，光纤环中相向传播的两束光波会产生法拉第效应相位误差，进而导致光纤陀螺产生零偏漂移，降低光纤陀螺的精度。对于应用于惯导系统中的光纤陀螺，其磁场敏感系数要求为小于0.1°/h/mT，而典型的1000m保偏光纤陀螺的磁场灵敏系数为10°/h/mT。

常用的减小磁场误差的方法有添加磁屏蔽装置、利用空心光子晶体光纤替代常用的实芯保偏光纤、软件算法补偿等。这些技术虽然在一定程度上能够抑制光纤陀螺的磁场误差，但是存在一些缺点。例如，通过双层或者多层磁屏蔽装置可以使光纤陀螺满足惯导系统的磁场灵敏度要求，然而该装置将显著的增加光纤陀螺的体积和重量。此外，空心光子晶体光纤陀螺还存在一些未解决技术难题，而软件算法补偿在非均匀磁场环境下很可能引入额外误差。

发明内容

针对上述现有技术，本发明解决的技术问题是提供一种能够抑制法拉第效应引起的误差对光纤陀螺性能的不利影响的抑制光纤陀螺磁场敏感度的光纤环及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明一种抑制光纤陀螺磁场敏感度的光纤环制备方法，包括：

步骤a：清洗光纤环骨架，对光纤环骨架和两根相同长度的保偏光纤加热除潮处理；

步骤b：利用光纤环骨架采用相同的工艺分别绕制两根保偏光纤，形成两个光纤环，两个光纤环的层数和每层上光纤的匝数相同；

步骤c：对光纤环进行灌封，填充固化胶粘剂于光纤环空隙中，然后进行温度环境固化工艺操作；

步骤d：拆除光纤环骨架，在绕制光纤环的两根保偏光纤的首端和尾端均预留尾纤；

步骤e：将两个光纤环分别单独与光源、耦合器、Y波导、光电探测器和信号处理电路相连构成光纤陀螺系统，利用亥姆霍兹线圈分别测量两个光纤环的磁场灵敏系数和磁场灵敏轴；

步骤f：将光纤环放置在一起，使两个光纤环的角速率敏感轴在一条直线上，旋转光纤环，使两个光纤环的平面直角坐标系重合，之后旋转其中一个光纤环，使两个光纤环的磁场灵敏轴位置在同一直线上，磁场灵敏系数相反；

步骤g：将一个光纤环首端预留的尾纤和另一个光纤环尾端预留的尾纤进行熔接，熔接角为0°；

步骤h：将两个光纤环用固化胶进行粘合形成一个抑制光纤陀螺磁场灵敏度的光纤环，使法拉第效应引起的磁场误差最终相互补偿。