[实用新型]一种光纤陀螺寻北仪

说明书

本实用新型公开了一种光纤陀螺寻北仪，包括上部的转动部分和下部的静止部分；其中转动部分包括转盘，转盘内开设光学腔，静止部分包括基座、脚螺旋和底座，基座通过脚螺旋固设于底座上；基座内设有电机，电机与转盘传动相连；光纤陀螺包括光纤环模块、光路系统、ASE光源驱动板和信号处理控制板，光纤环模块设于转盘的安装基面上，光路系统设于光学腔内；ASE光源驱动板和信号处理控制板均设于基座内；所述光纤环模块包括光纤环，所述光纤环设于热防护罩内，所述光纤环设于磁屏蔽罩内。本实用新型可以减小或消除工作温度、环境温度和环境磁场对光纤环的不利影响，消除零偏漂移，最终实现快速、高精度寻北。

技术领域

本实用新型属于寻北设备技术领域，特别涉及一种光纤陀螺寻北仪。

背景技术

寻北仪是一种能够全天候自动指示方位的高精度惯性仪表，其在矿山、铁路、建筑、军事、航天、航海等工程测量领域有极为广泛的应用。

寻北仪分为陀螺寻北仪和非陀螺寻北仪，用于陀螺寻北仪的陀螺主要有激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺、静电陀螺和液浮陀螺等。伴随着光纤陀螺的发展，光纤陀螺寻北仪已成为寻北仪发展的一个重要趋势。

陀螺寻北仪的工作原理是：利用陀螺直接测量不同方向的地球转速分量来确定地理北向。具体地，如图1所示，在水平面内，设陀螺寻北基准边方向和北向之间的夹角为Ψ'₀，陀螺寻北仪基准边方向和陀螺输入轴之间的夹角为Ψ，在不考虑随机误差时，陀螺的输出可表示为：

ω＝ω_B+ω_ecosφcoscos(Ψ'₀+Ψ)＝ω_B+ω_ehcos(Ψ'₀+Ψ) (1)

其中：ω为陀螺的输出，ω_B为陀螺零偏，φ为测试点纬度，ω_e为地球自转速度矢量，ω_eh为ω_e在测量点的水平分量。

旋转陀螺到不同的位置，即可以改变Ψ的大小，并测量相应位置处的陀螺输出ω，依据公式(1)解算出Ψ'₀，从而实现寻北功能。

陀螺寻北仪的寻北精度主要取决于陀螺的测量精度，其中陀螺的分辨率及短期漂移稳定性等技术指标是决定寻北精度的关键因素。光纤陀螺的分辨率和短期漂移稳定性主要取决于光纤环，特别是光纤环的温度性能，寻北精度越高所对应的光纤环的长度越长，对光纤环的温度性能要求也越高。因此，提高光纤环的温度性能直接关系到光纤陀螺寻北仪的寻北精度和寻北速度。

现有光纤陀螺寻北仪分为相连的上下两部分，上部为转动部分，下部为静止部分。其中转动部分包括转盘，转盘内开设光学腔，静止部分包括基座、脚螺旋和底座，基座通过脚螺旋固设于底座上。基座内设有电机，电机与转盘传动相连，电机转动带动转盘转动。光纤陀螺包括光纤环模块、光路系统、ASE光源驱动板和信号处理控制板，其中光路系统包括ASE光源、耦合器、光电探测器。光纤环与光路系统、ASE光源驱动板、信号处理板封装为一体，构成光纤陀螺整机，光纤陀螺安装于转盘的安装基面上。转盘的安装基面或光学腔内还设有用于测量结构本体水平姿态的加速度计。

现有的光纤陀螺寻北仪具有以下缺点：

光纤环与ASE光源驱动板，信号处理控制板一同处于光纤陀螺密闭腔体内，ASE光源驱动板和信号处理控制板发出的热量传递到光纤环模块，对陀螺精度产生不利影响。同时，由于陀螺内部空间的限制，无法对光纤环模块采取更有效的热防护措施，来屏蔽内部热量和外部环境温度对光纤环模块的不利影响，影响光纤陀螺寻北仪的寻北精度和寻北速度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种光纤陀螺寻北仪，可以减小或消除工作温度和环境温度对光纤环的不利影响，消除零偏漂移，最终实现快速、高精度寻北。