一種雙軸光纖陀螺儀的製作方法

2023-04-26 22:47:26 2

一種雙軸光纖陀螺儀的製作方法
【專利摘要】本發明的雙軸光纖陀螺儀，包括殼體以及設置在殼體內的光源、Y軸光纖陀螺敏感環、Z軸光纖陀螺敏感環、Y軸敏感環相位調製器和Z軸敏感環相位調製器；光源發出的光經Y軸敏感環相位調製器傳播到Y軸光纖陀螺敏感環，光源發出的光還經Z軸敏感環相位調製器傳播到Z軸光纖陀螺敏感環；Y軸光纖陀螺敏感環和Z軸光纖陀螺敏感環安裝基準面不平行。本發明的雙軸光纖陀螺儀不但體積小、重量輕，而且結構一體化。
【專利說明】一種雙軸光纖陀螺儀

【技術領域】
[0001]本發明屬於陀螺儀【技術領域】，涉及一種光纖陀螺儀，尤其是一種雙軸光纖陀螺儀。

【背景技術】
[0002]光纖陀螺作為雷射陀螺之後應用Sagnac效應的第二代光學陀螺。自1976年VailV和Shortill R W提出光纖陀螺的概念以來，光纖陀螺得到了極大的發展。角速度的測量精度從最初的低精度15° /h到現在的高精度0.001° /h的量級，已經成為精度範圍覆蓋最為全面的慣性傳感器，並且廣泛應用於汽車導航、油井測斜、機器人姿態控制、工程檢測、穩定平臺等各種領域。目前光纖陀螺從結構上大體有單軸和多軸之分，隨著光纖陀螺技術的不斷發展，多軸光纖陀螺受到了廣泛關注。在油井測斜等特殊的應用領域需要測量兩個或三個方向的信息，簡單的採取單軸光纖陀螺進行組合，其體積大，重量重，無法達到系統的使用要求，嚴重製約了光纖陀螺發展。
[0003]因此本發明提供了一種體積小，重量輕結構一體化雙軸光纖陀螺儀。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供一種雙軸光纖陀螺儀，其不但體積小、重量輕，而且結構一體化。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0006]本發明的雙軸光纖陀螺儀，包括殼體以及設置在殼體內的光源、Y軸光纖陀螺敏感環、Z軸光纖陀螺敏感環、Y軸敏感環相位調製器和Z軸敏感環相位調製器；所述光源發出的光經Y軸敏感環相位調製器傳播到Y軸光纖陀螺敏感環，光源發出的光還經Z軸敏感環相位調製器傳播到Z軸光纖陀螺敏感環；所述Y軸光纖陀螺敏感環和Z軸光纖陀螺敏感環安裝基準面不平行；
[0007]所述Y軸敏感環相位調製器安裝在Y軸光纖陀螺敏感環上，Z軸敏感環相位調製器安裝在Z軸光纖陀螺敏感環上，或者:
[0008]所述Z軸敏感環相位調製器安裝在Y軸光纖陀螺敏感環上，Y軸敏感環相位調製器安裝在Z軸光纖陀螺敏感環上。
[0009]進一步，上述Y軸光纖陀螺敏感環和Z軸光纖陀螺敏感環安裝基準面互相垂直。
[0010]上述殼體是由法蘭盤底座、側蓋和上蓋組成盒體結構；
[0011]進一步，其中所述法蘭底座是一個一次成型的結構件，包含法蘭盤底座底部以及設置在法蘭盤底座底部上的第一側壁和第二側壁。
[0012]進一步，上述Y軸光纖陀螺敏感環安裝在法蘭盤底座的第一側壁上；Z軸光纖陀螺敏感環安裝在法蘭盤底座的第二側壁上，第一側壁和第二側壁為垂直關係。
[0013]進一步，上述Y軸敏感環相位調製器和Z軸敏感環相位調製器是Y波導或直波導。
[0014]進一步，上述光源安裝在法蘭盤底座的底部。
[0015]進一步，本發明還包括電路部分，所述電路部分包括溫控驅動板和主控電路板。
[0016]進一步，上述溫控驅動板固定在法蘭盤底座的法蘭盤底座底部，主控電路板固定在法蘭盤底座上。
[0017]進一步，上述法蘭盤底座底部上設有加強筋。
[0018]本發明具有以下有益效果:
[0019]本發明中因光纖陀螺廣泛應用於汽車導航、油井測斜、姿態控制、穩定平臺等各種特殊領域，需要測量兩個或者三個方向信息，設計簡單的單個陀螺進行系統組合，其體積大，重量重。本發明在滿足同等精度的要求下，通過結構一體化優化布局和設計實現了小型化光纖陀螺儀設計，有效地減小了雙軸光纖陀螺儀的體積和重量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的結構示意圖；
[0021]圖2是本發明部件裝配結構示意圖；
[0022]圖3是本發明敏感環與相位調製器裝配位置示意圖；
[0023]圖4是本發明法蘭盤底座結構示意圖；
[0024]圖5是本發明側蓋結構示意圖；
[0025]圖6是本發明上蓋結構示意圖；
[0026]圖7是本發明一種單光源光纖光路實施方案示意圖；
[0027]圖8是本發明一種雙光源光纖光路實施方案不意圖。
[0028]其中:1_法蘭盤底座；2-側蓋；3-上蓋；4_第一側壁；5_第二側壁；6_Y軸光纖陀螺敏感環；7-Ζ軸光纖陀螺敏感環；8-Υ軸敏感環相位調製器；9-Ζ軸敏感環相位調製器；10-光源；11-溫控驅動板；12_主控電路板；13-法蘭盤底座底部；14_加強筋；15-第一光源16-第二光源17-第一探測器18-第二探測器19-第一耦合器20-第二耦合器21-第三親合器。

【具體實施方式】
[0029]本發明的雙軸光纖陀螺儀，包括殼體以及設置在殼體內的光源10、Y軸光纖陀螺敏感環6、Z軸光纖陀螺敏感環7、Y軸敏感環相位調製器8和Z軸敏感環相位調製器9 ;所述光源10發出的光經Y軸敏感環相位調製器8傳播到Y軸光纖陀螺敏感環6，光源10發出的光還經Z軸敏感環相位調製器9傳播到Z軸光纖陀螺敏感環7 ;所述Y軸光纖陀螺敏感環6和Z軸光纖陀螺敏感環7安裝基準面不平行，需要有一定角度。
[0030]本發明的Y軸敏感環相位調製器8、Υ軸光纖陀螺敏感環6、Ζ軸敏感環相位調製器9以及Z軸光纖陀螺敏感環7之間的安裝關係有兩種方案:
[0031]方案一:
[0032]Y軸敏感環相位調製器8安裝在Y軸光纖陀螺敏感環6上，Z軸敏感環相位調製器9安裝在Z軸光纖陀螺敏感環7上。
[0033]方案二:
[0034]Z軸敏感環相位調製器9安裝在Y軸光纖陀螺敏感環6上，Y軸敏感環相位調製器8安裝在Z軸光纖陀螺敏感環7上。
[0035]參見圖2，本發明的殼體是由法蘭盤底座1、側蓋2和上蓋3組成盒體結構；其中法蘭底座I由法蘭盤底座底部13以及設置在法蘭盤底座底部13上的第一側壁4和第二側壁5組成。
[0036]以上Y軸光纖陀螺敏感環6和Z軸光纖陀螺敏感環7安裝在法蘭盤底座I的側壁上，Y軸光纖陀螺敏感環6和Z軸光纖陀螺敏感環7的安裝基準面不平行。Y軸敏感環相位調製器8和Z軸敏感環相位調製器9是Y波導或直波導。光源10安裝在法蘭盤底座I的底部。上述溫控驅動板11安裝在法蘭盤底座底部13上。
[0037]本發明的雙軸光纖陀螺儀還包括電路部分，所述電路部分包括溫控驅動板11和主控電路板12。溫控驅動板11固定在法蘭盤底座I的法蘭盤底座底部13，主控電路板12固定在法蘭盤底座I上。
[0038]溫控驅動板為光源提供恆定的驅動電流和高控制精度的溫控電路，使發光管管芯處於穩定的工作狀態，保證輸出的光功率穩定、降低噪聲和減小漂移。
[0039]主控電路板採集探測器輸出並給出陀螺的輸出信號和陀螺閉環控制信號。具體過程為，採集探測器的輸出值，經過調理電路後，輸出給A/D轉換器，將其轉成數位訊號並在數字邏輯電路內由數字解調器解調獲得閉環補償後的相位誤差信號，該信號經過數字積分後一部分作為陀螺輸出信號，另一部分作為閉環反饋的輸入信號輸出給Y軸敏感環相位調製器和Z軸敏感環相位調製器。
[0040]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細描述:
[0041 ] 參見圖1，本實施例提供一種體積小、重量輕、結構一體化雙軸光纖陀螺儀。它由光源10、γ軸光纖陀螺敏感環6、Ζ軸光纖陀螺敏感環7、Υ軸敏感環相位調製器8、Ζ軸敏感環相位調製器9和法蘭盤底座13、側蓋2、上蓋3、溫控驅動板11、主控電路板12組成。
[0042]參見圖2，圖3，Y軸光纖陀螺敏感環6通過螺紋孔安裝在法蘭盤底座I的側壁4上；Ζ軸光纖陀螺敏感環7通過螺紋孔安裝在法蘭盤底座I的側壁5上'Y軸光纖陀螺敏感環6和Z軸光纖陀螺敏感環7可以同時對兩個方向運動軌跡進行測量，Y軸光纖陀螺敏感環6的安裝面側壁4與Z軸光纖陀螺敏感環7的安裝面側壁5相互垂直。
[0043]參見圖2，圖3，Y軸敏感環相位調製器8通過螺紋孔安裝在Y軸光纖陀螺敏感環6上；Υ軸敏感環相位調製器9通過螺紋孔安裝在Z軸光纖陀螺敏感環7上。
[0044]參見圖2，光源10固定在法蘭盤底座I的底部13，從而光源的熱量能夠迅速通過熱傳導傳至安裝基座上，減少了陀螺高溫工作時溫控電路的熱功耗。溫控驅動板11固定在法蘭盤底座I的底部13。
[0045]圖4中法蘭盤底座I的底部13設有加強筋14，提高可靠性。圖5中對法蘭盤底座內的各個部件進行保護。圖6中對整個系統進行密封保護。
[0046]參見圖7，一種單光源光纖光路實施方案。光源發出的光經過第一親合器分為兩束，其中一束經過第二耦合器再次分為兩束光，一束廢棄，另一束進入Y軸敏感環相位調製器再次分為兩束光沿相反方向進入Y軸光纖陀螺敏感環相向傳播，並在再次回到Y軸敏感環相位調製器時發生幹涉，該幹涉光波經過第二耦合器進入第一探測器被檢測；光源發出的光經過第一耦合器分出的兩束光中第二束經過第三耦合器再次分為兩束光，一束廢棄，另一束進入Z軸敏感環相位調製器再次分為兩束光沿相反方向進入Z軸光纖陀螺敏感環相向傳播，並在再次回到Z軸敏感環相位調製器時發生幹涉，該幹涉光波經過第三耦合器進入第二探測器被檢測。
[0047]參見圖8，另一種雙光源光纖光路實施方案。圖A為Y軸光纖光路不意圖。第一光源15發出的光經過第一耦合器分為兩束，一束廢棄，另一束進入Y軸敏感環相位調製器再次分為兩束光沿相反方向進入Y軸光纖陀螺敏感環相向傳播，並在再次回到Y軸敏感環相位調製器時發生幹涉，該幹涉光波經過第一耦合器進入第一探測器被檢測。圖B為Z軸光纖光路示意圖。第二光源16發出的光經過第二耦合器分出的兩束光，一束廢棄，另一束進入Z軸敏感環相位調製器再次分為兩束光沿相反方向進入Z軸光纖陀螺敏感環相向傳播，並在再次回到Z軸敏感環相位調製器時發生幹涉，該幹涉光波經過第二耦合器進入第二探測器被檢測。
【權利要求】
1.一種雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，包括殼體以及設置在殼體內的光源(10)、Y軸光纖陀螺敏感環(6)、Ζ軸光纖陀螺敏感環(7)、Υ軸敏感環相位調製器(8)和Z軸敏感環相位調製器(9);所述光源(10)發出的光經Y軸敏感環相位調製器(8)傳播到Y軸光纖陀螺敏感環出)，光源(10)發出的光還經Z軸敏感環相位調製器(9)傳播到Z軸光纖陀螺敏感環(7);所述Y軸光纖陀螺敏感環(6)和Z軸光纖陀螺敏感環(7)安裝基準面不平行； 所述Y軸敏感環相位調製器(8)安裝在Y軸光纖陀螺敏感環(6)上，Z軸敏感環相位調製器(9)安裝在Z軸光纖陀螺敏感環(7)上，或者: 所述Z軸敏感環相位調製器(9)安裝在Y軸光纖陀螺敏感環(6)上，Y軸敏感環相位調製器(8)安裝在Z軸光纖陀螺敏感環(7)上。
2.根據權利要求1所述的雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，所述Y軸光纖陀螺敏感環(6)和Z軸光纖陀螺敏感環(7)安裝基準面互相垂直。
3.根據權利要求1所述的雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，所述殼體是由法蘭盤底座(1)、側蓋(2)和上蓋(3)組成盒體結構。
4.根據權利要求3所述的雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，其中所述法蘭底座(I)是一個一次成型的結構件，包含法蘭盤底座底部(13)以及設置在法蘭盤底座底部(13)上的第一側壁⑷和第二側壁(5)。
5.根據權利要求4所述的雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，Y軸光纖陀螺敏感環(6)安裝在法蘭盤底座(I)的第一側壁(4)上；Z軸光纖陀螺敏感環(7)安裝在法蘭盤底座(I)的第二側壁(5)上。
6.根據權利要求1所述的雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，所述Y軸敏感環相位調製器(8)和Z軸敏感環相位調製器(9)是Y波導或直波導。
7.根據權利要求4所述的雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，所述光源(10)安裝在法蘭盤底座⑴的底部。
8.根據權利要求1所述的雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，還包括電路部分，所述電路部分包括溫控驅動板(11)和主控電路板(12)。
9.據權利要求4或8所述的雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，所述溫控驅動板(11)固定在法蘭盤底座(I)的法蘭盤底座底部(13)，主控電路板(12)固定在法蘭盤底座(I)上。
10.根據權利要求4所述的雙軸光纖陀螺儀，其特徵在於，所述法蘭盤底座底部(13)上設有加強筋(14)。
【文檔編號】G01C19/72GK104457731SQ201410756345
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月10日 優先權日:2014年12月10日
【發明者】陳杰, 楊一鳳, 許慎諾 申請人:西安中科華芯測控有限公司