實現消偏的光纖傳感線圈繞制方法
2023-07-10 21:38:16 1
專利名稱:實現消偏的光纖傳感線圈繞制方法
技術領域:
本發明涉及線圈繞制方法,尤其是涉及一種實現消偏的光纖傳感線圈繞制 方法。
技術背景光纖陀螺儀是基於Sagnac效應的角速度傳感器,通過測量在同一光纖傳感 線圈沿相反方向傳輸的兩束光產生的相位差,從而確定光纖陀螺儀所在平面的 角速度。千涉式光纖陀螺儀工藝已經比較成熟,可以製作成各種精度的商品, 正在被逐步採用,逐漸替代了機械式陀螺儀。幹涉式光纖陀螺儀是由光源、分 束器、偏振控制器件、光纖傳感線圈、光電檢測器構成。為確保其測量精度, 要求在光纖傳感線圈內傳輸的光具有較高的偏振互易性。為了保證在光纖傳感 線圈內傳輸光的偏振互易性,通常採用保偏光纖或採用消偏器。採用保偏光纖 繞制光纖傳感線圈是最佳的技術選擇,但保偏光纖價格昂貴,批量生產中不能 大幅度降低成本,尚不能被光纖陀螺廠家接受;採用普通光纖繞制光纖傳感線 圈並使用Lyot消偏器解決信號衰減的問題為大多數光纖陀螺廠家使用。採用 Loyt消偏器和普通光纖繞制光纖傳感線圈需要比較高質量的Loyt消偏器,增加 了光纖陀螺儀的生產成本;同時Loyt消偏器和光纖傳感線圈是分離的,需要進 行焊接。這增加了焊點的數目,消弱了信噪比,影響了陀螺的可靠性與穩定性。 發明內容本發明的目的在於提供一種實現消偏的光纖傳感線圈繞制方法,能夠避免 使用Loyt消偏器,解決背景技術中存在的問題。 本發明是通過以下技術方案實現的1) 根據要繞制光纖傳感線圈的光纖直徑、層數、光纖傳感線圈的內半徑、寬 度,確定繞制單模光纖長度,並根據要繞制光纖傳感線圈的繞法,確定繞制起 點的位置坐標。2) 根據光纖長度,設定為n段、每一段的扭轉量之比為N1、 N2、 ...Nn、 一 個滿足要繞制光纖傳感線圈層數和繞法的扭轉層數隊列Cl、 C2、 ... Cn,得到 每段的光纖扭轉速率N1/C1、 N2/C2、…Nn/Cn。3) 根據光纖傳感繞圈的繞法,計算出分段點D2、 D3、--所處的傳感繞圈層數。4)根據要繞制光纖傳感線圈的繞法,從繞制起點開始繞制,在繞第k層前,先判定要繞制光纖傳感線圈的第k層的繞制起點是不是分段點Di。若是分段點 Di,再判定將要繞制光纖處於該分段點的哪一側,若是左側,根據步驟2)中光 纖扭轉速率得到段i-l的扭轉速率Ni-l/Ci-l;若是左側,根據步驟2)中光纖扭轉 速率得到段i+l扭轉速率Ni+1/Ci+1;根據得到的扭轉速率並改變光纖扭轉方向繞制第k層,k=l時可選擇任一扭轉方向,直到第k層繞完;若不是分段點Di,則判定該點所處的扭轉光纖段i,根據扭轉光纖段i的扭轉速率隊列Ni/Ci,並以 段i扭轉方向繞制第k層,i=l時可選擇任一扭轉方向,直到該層繞完。繞完第 k層後,判定該光纖傳感線圈是否繞制完成,若未繞制完成,重複步驟4),直到 繞制完成。本發明具有的有益效果是本發明提供了一種可以實現消偏的光纖傳感線圈,同時完成Loyt消偏器和 光纖傳感線圈的功能,簡化了系統,提高了穩定性;而且由於不用使用Loyt消 偏器,降低了生產成本;避免了Loyt消偏器和光纖傳感線圈之間的連接損耗, 有利於提高使用系統的信噪比。
圖1本發明的沿光纖長度扭轉方向示意圖。 圖2本發明的繞制光纖傳感繞圈的方法。 圖3實施例中沿光纖長度扭轉方向示意圖。
具體實施方式
1) 根據要繞制光纖傳感線圈的光纖直徑、層數、光纖傳感線圈的內半徑、寬 度,確定繞制單模光纖長度,並根據要繞制光纖傳感線圈的繞法,確定繞制起 點的位置坐標。2) 如圖1所示,根據光纖長度,設定為n段、每一段的扭轉量之比為N1、 N2、 ...Nn、一個滿足要繞制光纖傳感線圈層數和繞法的扭轉層數隊列C1、C2、... Cn,得到每段的光纖扭轉速率N1/C1、 N2/C2、 ...Nn/Cn。3) 根據光纖傳感繞圈的繞法,計算出分段點D2、 D3、--所處的傳感繞圈層數。4) 如圖3所示,根據要繞制光纖傳感線圈的繞法,從繞制起點開始繞制,在 繞第k層前,先判定要繞制光纖傳感線圈的第k層的繞制起點是不是分段點Di。 若是分段點Di,再判定將要繞制光纖處於該分段點的哪一側,若是左側,根據 步驟2)中光纖扭轉速率得到段i-l的扭轉速率Ni-l/Ci-l;若是左側,根據步驟2)中光纖扭轉速率得到段i+l扭轉速率Ni+l/Ci+l;根據得到的扭轉速率並 改變光纖扭轉方向繞制第k層,k-l時可選擇任一扭轉方向,直到第k層繞完; 若不是分段點Di,則判定該點所處的扭轉光纖段i,根據扭轉光纖段i的扭轉速 率隊列Ni/Ci,並以段i扭轉方向繞制第k層,i=l時可選擇任一扭轉方向,直到 該層繞完。繞完第k層後,判定該光纖傳感線圈是否繞制完成,若未繞制完成,重複步驟4),直到繞制完成。結合實現消偏的光纖傳感線圈方法以四極子繞法為例,說明其具體實施方法(1) 由使用需求確定所繞光纖傳感線圈的層數為48層、光纖內徑傳感線 圈為40毫米;並選擇直徑為250微米單模光纖,光纖傳感線圈寬度為20毫米, 則所繞光纖傳感線圈為lllO米。又由於採用四極子繞法,光纖繞制起點為被繞 光纖的中點。(2) 如圖2所示,選擇n等於3,每段扭轉量之比為48、 144、 336,考慮 到所繞光纖傳感線圈的層數為48層,繞制層數設為8、 16、 24,由每段的扭轉 量比例和繞制層數相除,得到每段的扭轉速率為6圈/米、9圈沐、14圈沐。(3) 根據四極子繞法,得到光纖扭轉方向改變的點D2是要繞制光纖傳感 繞圈由內而外排列的第32與第33層的分界點,D3是光纖傳感線圈繞制起點。 由於繞制起點O是分段點D3,又知扭轉速率隊列為6、 9、 14,所以開始繞制 時,繞制起點D3兩側的光纖D3D2、 D3D4的扭轉速率分別為9圈/米、14圈/ 米。(4) 由被繞單模光纖的繞制起點D3開始繞制,繞制起點D3兩側的光纖 D3D1、D3D4由內而外按照四極子繞法的次序排列,此排列順序可表示為D3D2、 D2D1、 D2D1、 D3D2...其中D3D2段光纖扭轉速率是9圈/米、D2D1段光纖 扭轉速率是14圈/米且D3D2、 D2D1兩層中光纖扭轉方向相反,上述單元依次 重複直到第33與第32層的分界點D2,排列順序變為D1D2、 D2D3、 D2D3、 D1D2...其中D1D2段光纖扭轉速率是6圈/米、光纖扭轉方向與D3D2段光纖 扭轉光纖相反,如此重複直至最後一層。
權利要求
1.一種實現消偏的光纖傳感線圈繞制方法,其特徵在於1)根據要繞制光纖傳感線圈的光纖直徑、層數、光纖傳感線圈的內半徑、寬度,確定繞制單模光纖長度,並根據要繞制光纖傳感線圈的繞法,確定繞制起點的位置坐標。2)根據光纖長度,設定為n段、每一段的扭轉量之比為N1、N2、...Nn、一個滿足要繞制光纖傳感線圈層數和繞法的扭轉層數隊列C1、C2、...Cn,得到每段的光纖扭轉速率N1/C1、N2/C2、...Nn/Cn。3)根據光纖傳感繞圈的繞法,計算出分段點D2、D3、----所處的傳感繞圈層數。4)根據要繞制光纖傳感線圈的繞法,從繞制起點開始繞制,在繞第k層前,先判定要繞制光纖傳感線圈的第k層的繞制起點是不是分段點Di。若是分段點Di,再判定將要繞制光纖處於該分段點的哪一側,若是左側,根據步驟2)中光纖扭轉速率得到段i-1的扭轉速率Ni-1/Ci-1;若是左側,根據步驟2)中光纖扭轉速率得到段i+1扭轉速率Ni+1/Ci+1;根據得到的扭轉速率並改變光纖扭轉方向繞制第k層,k=1時可選擇任一扭轉方向,直到第k層繞完;若不是分段點Di,則判定該點所處的扭轉光纖段i,根據扭轉光纖段i的扭轉速率隊列Ni/Ci,並以段i扭轉方向繞制第k層,i=1時可選擇任一扭轉方向,直到該層繞完。繞完第k層後,判定該光纖傳感線圈是否繞制完成,若未繞制完成,重複步驟4),直到繞制完成。
全文摘要
本發明公開了一種可以實現消偏的光纖傳感線圈繞制方法。組成光纖傳感線圈的單模光纖是扭轉的,光纖扭轉的方向和大小是變化的。光纖扭轉方向改變的點即分段點D2、D3…是光纖傳感線圈的層與層之間的分界點。D2、D3…將繞制光纖線圈的光纖D1Dn+1分成n段扭轉光纖D1D2、D2、D3…,其中任意兩段扭轉光纖的扭轉量之比大於2或小於0.5。本發明以實現消偏的光纖傳感線圈,同時完成Loyt消偏器和光纖傳感線圈的功能,簡化了系統,提高了穩定性;而且由於不用使用Loyt消偏器,降低了生產成本;避免了Loyt消偏器和光纖傳感線圈之間的連接損耗,有利於提高使用系統的信噪比。
文檔編號G01C19/72GK101221047SQ20081005935
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月25日 優先權日2008年1月25日
發明者承 劉, 王冬雲, 舒曉武, 苑魯超 申請人:浙江大學