[发明专利]一种光纤陀螺敏感线圈环的骨架与对称交叉子绕法

说明书

本发明涉及一种光纤陀螺敏感线圈环的骨架与对称交叉子绕法，光纤环骨架为桶形状，左、右设有对称的缠绕光纤环部，两边带有左右侧壁，中部设有一个分隔环，光纤环骨架整体以中部的分隔环为中心左右对称；其特点是光纤环骨架中部的分隔环出设有贯通左右缠绕光纤环部的纵向开槽，左、右侧壁分别开设纵向走线开槽；每一层光纤由距离光纤中点两侧对称的左右两段光纤绕制而成，由四层对称交叉绕法和第二个四层反对称交叉绕法构成，利用光纤环骨架翻转实现左右两段光纤换向，避免拆卸供纤轮；最大限度抑制Shupe效应的影响，简化了交叉换向技术，易于实现自动化生产。

技术领域

本发明属于光纤陀螺敏感线圈绕制技术领域,具体涉及一种光纤陀螺敏感线圈环的骨架与对称交叉子绕法。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的一种新型传感器,利用光纤传感技术测量空间惯性转动率，具有可靠性高、寿命长、启动速度快、动态范围大等优点。

随着科技的进步,航空航天技术的发展对光纤陀螺的精度和温度性提出越来越高的要求。光纤环是光纤陀螺的核心敏感部件，其性能的好坏直接影响光纤陀螺的精度。当沿着光纤存在随时间变化的温度梯度时，光纤陀螺会产生热致非互易性相移，即Shupe误差。Shupe效应会影响光纤陀螺带的稳定性和精度。当以光纤环中点位置对称的两段光纤经历相同的温度变化时，Shupe效应带来的误差可以被抵消，Nicholas等提出了四极对称绕法可以在很大程度上降低Shupe效应，成为目前应用最广的绕法，但是该绕法在绕制光纤的层数为4的整数倍时才具有完整的四极对称结构，否则将改变光纤环对温度变化影响的对称性。后来在四级对称基础上提出的八级绕法和十六极绕法，同样具有相似的弊端。MiroslavChomát在分析四级对称绕法Shupe效应的基础上提出了双层对称绕法，可以进一步抑制光纤环的温度梯度效应，浙江大学对双层对称绕法进行改进提出交叉绕法，在一定程度上简化了双层对称绕法的工艺复杂度，但是由于交叉绕法存在中点位置不易控制、交叉部位不稳定等问题，且交叉换向不易实现，导致交叉绕法难以实现自动化生产。

航空航天技术的发展对光纤陀螺的精度和温度性提出越来越高的要求，使得现有的各种对称绕法,均无法充分降低Shupe效应,限制了人类探测的步伐。因此，需要进一步优化设计提高光纤陀螺敏感线圈的互易性对称结构，最大限度抑制Shupe误差。

发明内容

本发明的目的在于改进现有的光纤环骨架结构和光纤环绕制方法,提供一种针对交叉绕法中点位置不易控制、交叉部位不稳定等问题，采用有限元光纤环圈温度进行改进的光纤陀螺敏感线圈环的骨架与对称交叉子绕法,以最大限度抑制Shupe效应的影响。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种光纤陀螺敏感线圈环的骨架，光纤环骨架为桶形状，左右设有对称的缠绕光纤环部1，两边带有左右侧壁2，中部设有一个分隔环3，光纤环骨架整体以中部的分隔环为中心左右对称，并形成缠绕光纤环部的左、右段；其特征在于：所述的光纤环骨架中部的分隔环处设有贯通左右缠绕光纤环部的纵向开槽4，左、右侧壁分别开设纵向走线开槽5；

所述的光纤陀螺敏感线圈环的骨架中的光纤环部用于对称交叉绕法的光纤绕制；所述的对称交叉绕法由四层对称交叉绕法及第二个四层反对称交叉绕法构成；

所述的光纤环骨架中部分隔环纵向开槽用于光纤交叉点定位与交叉接结点固定；所述的左侧壁开槽用于光纤的换层走纤与交叉节点的固定；所述的右侧壁开槽用于光纤的换层走纤。

所述的左、右侧壁分别开设纵向走线开槽，在开槽壁上设有弧度。

一种光纤陀螺敏感线圈环的对称交叉子绕法，采用光纤陀螺敏感线圈环的骨架，左、右侧供纤轮，其特征在于：利用光纤环骨架翻转实现左右两段光纤换向；光纤环绕制过程如下：

(1)、首先，将长度为L待绕光纤绕到左侧供纤轮上，然后将L/2的光纤分到右侧供纤轮，从而将光纤分为长度相等的两段F_左和F_右；