一种磁屏蔽光纤环及光纤陀螺仪的制作方法

本实用新型属于光纤环领域，具体涉及一种磁屏蔽光纤环及光纤陀螺仪。

背景技术：

磁场性能一直是光纤陀螺仪工程化的关键指标之一。在光纤陀螺仪的各构成部件中，光纤环对光纤陀螺仪磁场性能的影响因子可达100％，一旦光纤环制作完成，其磁敏感性也就固定下来，因此，对于光纤环而言，提高光纤环的磁场性能一直是光纤陀螺仪领域内的研究重点。

根据光纤陀螺仪的磁敏感性机理，光纤环是光纤陀螺仪所有光学器件中对磁场最为敏感的部件，因此降低光纤陀螺仪磁敏感性的方法主要包括两种：其一是降低光纤环自身的磁敏感性，但对于光纤环磁敏感性而言，光纤材料和绕制工艺决定了无法将光纤环的磁敏感性完全消除，在技术上达到一定程度后，磁敏感性的提升变得非常困难。

其二是对光纤陀螺仪进行磁屏蔽，对于工程应用而言，进行磁屏蔽是最常用方法，但是，在实际使用过程中，磁屏蔽结构设计在光纤陀螺仪的最外层，磁屏蔽材料作为光纤陀螺仪的外壳。光纤环需要与其他光学器件组合装配，光纤环会受到其他器件的磁干扰，并且光纤陀螺仪也需要与惯导系统主体结构连接安装，在磁屏蔽结构上开设过线孔数量过多，增大漏磁现象，同时需要考虑光纤陀螺仪的安装和重量因素，这种设计方法磁屏蔽结构无法保证完整和整体闭合，因此，屏蔽效果并不理想，如果单纯通过增加磁屏蔽厚度的方式来提升屏蔽效能，无疑将大幅增大整机的重量，不利于工程化应用，需要找到更加有效的磁屏蔽方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁屏蔽光纤环及光纤陀螺仪，对无骨架光纤环进行单独的磁屏蔽设计，降低其磁敏感性，提升光纤陀螺仪的磁场性能。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种磁屏蔽光纤环，包括无骨架光纤环，所述无骨架光纤环的两个自由端分别形成第一尾纤和第二尾纤，所述磁屏蔽光纤环还包括磁屏蔽机构和金属封装机构；

所述磁屏蔽机构包括磁屏蔽机构本体和磁屏蔽盖，所述磁屏蔽机构本体和所述磁屏蔽盖均由磁屏蔽材料制成，所述磁屏蔽机构本体的上表面开设有环形凹槽，所述无骨架光纤环胶接在所述环形凹槽的底部，且所述无骨架光纤环与所述环形凹槽的两个侧壁之间分别预留有间隔；所述磁屏蔽盖上开设有第一过纤通道，所述磁屏蔽盖盖合固定在所述环形凹槽上时，所述第一尾纤和所述第二尾纤均从所述第一过纤通道引出所述磁屏蔽机构，并且所述无骨架光纤环与所述磁屏蔽盖之间预留有间隔；

所述金属封装机构包括金属封装机构本体和金属封装盖，所述金属封装机构本体为一端具有开口的容置腔体，所述磁屏蔽机构置于所述容置腔体中，并且所述磁屏蔽机构与所述容置腔体贴合固定；所述金属封装盖上开设有第二过纤通道，所述金属封装盖盖合固定在所述金属封装机构本体的开口上时，所述第二过纤通道与所述第一过纤通道贯通，所述第一尾纤和所述第二尾纤均从所述第二过纤通道引出所述金属封装机构，并且所述金属封装盖与所述磁屏蔽机构贴合固定。

进一步地，所述磁屏蔽机构本体、所述磁屏蔽盖、所述金属封装机构本体和所述金属封装盖均为环状结构。

进一步地，所述磁屏蔽机构本体的上表面开设有第一环形凹槽，在所述第一环形凹槽的底部还开设有第二环形凹槽，所述无骨架光纤环胶接在所述第二环形凹槽的底部；所述磁屏蔽盖截面为T型，由一体成型的第一磁屏蔽盖和第二磁屏蔽盖构成，所述磁屏蔽盖盖合在所述磁屏蔽机构本体上时，所述第一磁屏蔽盖与所述第一环形凹槽匹配，所述第二磁屏蔽盖和所述第二环形凹槽匹配。

进一步地，所述无骨架光纤环与所述环形凹槽的两个侧壁之间的间隔范围分别为0.5～5mm。

进一步地，所述无骨架光纤环与所述环形凹槽的两个侧壁之间的间隔相同。

进一步地，所述无骨架光纤环与所述磁屏蔽盖之间的间隔范围为4～10mm。

进一步地，所述磁屏蔽盖盖合在所述磁屏蔽机构本体上时，所述磁屏蔽盖和所述磁屏蔽机构本体通过激光焊接成一体结构。

进一步地，所述磁屏蔽材料为铁镍合金。

进一步地，所述金属封装机构由铝合金制成。

一种光纤陀螺仪，所述光纤陀螺仪包括上述各方案中任一项的所述磁屏蔽光纤环。

本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本实用新型提供一种磁屏蔽光纤环，对无骨架光纤环作单独的磁屏蔽设计，将无骨架光纤环胶接在磁屏蔽机构中，实现本实用新型的完整性和整体闭合性，进而实现磁屏蔽效能最大化和漏磁最小化，同时能够保证结构强度和增加结构热容，进而提升光纤陀螺仪的磁场性能；利用本实用新型磁屏蔽光纤环制得的光纤陀螺仪，一方面可实现屏蔽光纤陀螺仪中的其他器件对所述无骨架光纤环的磁干扰，提升光纤陀螺仪的应用精度，另一方面磁屏蔽光纤环具有独立结构和磁屏蔽效果，也利于实现光纤陀螺仪模块化生产组装。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型磁屏蔽光纤环中第一尾纤和第二尾纤引出部分的一种截面示意图；

图2为本实用新型金属封装机构本体的截面示意图；

图3为盖合在图2的金属封装机构本体上的磁屏蔽盖的截面示意图。

图中1-无骨架光纤环；2-磁屏蔽机构本体；3-磁屏蔽盖；4-金属封装机构本体；5-金属封装盖；101-第一尾纤；102-第二尾纤；201-环形凹槽；301-第一过纤通道；501-第二过纤通道；2001-第一环形凹槽；2002-第二环形凹槽；3001-第一磁屏蔽盖；3002-第二磁屏蔽盖。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种磁屏蔽光纤环，包括无骨架光纤环1，所述无骨架光纤环1的两个自由端分别形成第一尾纤101和第二尾纤102，所述磁屏蔽光纤环还包括磁屏蔽机构和金属封装机构；

所述磁屏蔽机构包括磁屏蔽机构本体2和磁屏蔽盖3，所述磁屏蔽机构本体2和所述磁屏蔽盖3均由磁屏蔽材料制成，所述磁屏蔽机构本体2的上表面开设有环形凹槽201，所述无骨架光纤环1胶接在所述环形凹槽201的底部，且所述无骨架光纤环1与所述环形凹槽201的两个侧壁之间分别预留有间隔；所述磁屏蔽盖3上开设有第一过纤通道301，所述磁屏蔽盖3盖合固定在所述环形凹槽201上时，所述第一尾纤101和所述第二尾纤102均从所述第一过纤通道301引出所述磁屏蔽机构，并且所述无骨架光纤环1与所述磁屏蔽盖3之间预留有间隔；

所述金属封装机构包括金属封装机构本体4和金属封装盖5，所述金属封装机构本体4为一端具有开口的容置腔体，所述磁屏蔽机构置于所述容置腔体中，并且所述磁屏蔽机构与所述容置腔体贴合固定；所述金属封装盖5上开设有第二过纤通道501，所述金属封装盖5盖合固定在所述金属封装机构本体4的开口上时，所述第二过纤通道501与所述第一过纤通道301贯通，所述第一尾纤101和所述第二尾纤102均从所述第二过纤通道501引出所述金属封装机构，并且所述金属封装盖5与所述磁屏蔽机构贴合固定。

上述方案中，将所述无骨架光纤环1胶接在由所述磁屏蔽机构本体2和所述磁屏蔽盖3构成的所述磁屏蔽机构中，在所述磁屏蔽盖3上开设第一过纤通道301，以供所述第一尾纤101和所述第二尾纤102引出，该方案对所述无骨架光纤环1进行单独的磁屏蔽设计，使内部漏磁最小化，实现磁屏蔽机构的完整性和整体闭合性，屏蔽光纤陀螺仪中的其他器件对所述无骨架光纤环1的磁干扰，实现磁屏蔽效能最大化。实际应用中，以保证结构的规则性和完整性，所述磁屏蔽机构本体2和所述磁屏蔽盖3可采用铣和车的方式对整块材料进行机械加工。

对于所述磁屏蔽盖3上开设的第一过纤通道301，既可以为在所述磁屏蔽盖3上开设为通孔形式，也可为在所述磁屏蔽盖3侧面开设为凹槽通道形式，为了便于示意说明，附图1中给出了通孔形式的凹槽，但本实用新型所述磁屏蔽盖3上开设的第一过纤通道301不限于附图1中的形式。

本实用新型中，所述磁屏蔽材料优选采用铁镍合金，如可以采用型号为1J50、1J79和1J85的铁镍合金中一种。

如图1所示，本实用新型中，通过胶黏剂将所述无骨架光纤胶接在所述环形凹槽201中，要保证所述无骨架光纤环1与所述环形凹槽201的两个侧壁之间预留间隔，以及所述无骨架光纤环1与所述磁屏蔽盖3之间预留有间隔，是考虑在温度变化条件下，所述无骨架光纤环1热变形后，保证所述无骨架光纤环1不会与所述环形凹槽201的两个侧壁以及所述磁屏蔽盖3接触。

对于所述无骨架光纤环1与所述环形凹槽201的两个侧壁之间的预留间隔，本实用新型给出以下优选设计，所述无骨架光纤环1与所述环形凹槽201的两个侧壁之间的间隔的范围分别为0.5～5mm。

考虑到热辐射作用均衡以及热场分布的均匀性，本实用新型中，所述无骨架光纤环1与所述环形凹槽201的两个侧壁之间的间隔相同。

对于所述无骨架光纤环1与所述磁屏蔽盖3之间的预留间隔，本实用新型给出以下优选设计，所述无骨架光纤环1与所述磁屏蔽盖3之间的间隔范围为4～10mm。

本实用新型中，将所述磁屏蔽机构贴合固定在所述金属封装机构中，在所述金属封装盖5上开设有第二过纤通道501，以供所述第一尾纤101和所述第二尾纤102引出后与其他光学器件连接，所述金属封装机构一方面因其为金属材质，可进一步加强本实用新型的结构强度，另一方面可增加结构热容，提升所述无骨架光纤环1外部环境的热场稳定性，延缓外部温度环境的变化速率，从而保证本实用新型的温度性能。本实用新型中，所述金属封装机构可以由铝合金制成，在保证本实用新型的结构强度和增加结构热容的基础上，因铝合金密度较小，可进一步实现本实用新型的轻量化。

本实用新型中，为了使减少本实用新型的整体重量，实现本实用新型轻量化，所述磁屏蔽机构本体2、所述磁屏蔽盖3、所述金属封装机构本体4和所述金属封装盖5均为环状结构。这样实现本实用新型所述磁屏蔽光纤环整体为环状结构形状，在具体产品应用时，可根据所述无骨架光纤环1的具体尺寸，以设计出对应的可实现本实用新型最轻量化的磁屏蔽光纤环结构。

如图2和图3所示，本实用新型的所述磁屏蔽机构中，为了减少通过从所述磁屏蔽盖3和所述磁屏蔽机构本体2之间的缝隙漏磁，本实用新型可以对所述磁屏蔽机构本体2上的所述环形凹槽201以及所述磁屏蔽盖3的结构上作优化设计，本实用新型提供了一种具体的方案：

所述磁屏蔽机构本体2的上表面开设有第一环形凹槽2001，在所述第一环形凹槽2001的底部还开设有第二环形凹槽2002，所述无骨架光纤环1胶接在所述第二环形凹槽2002的底部；所述磁屏蔽盖3截面为T型，由一体成型的第一磁屏蔽盖3001和第二磁屏蔽盖3002构成，所述磁屏蔽盖3盖合在所述磁屏蔽机构本体2上时，所述第一磁屏蔽盖3001与所述第一环形凹槽2001匹配，所述第二磁屏蔽盖3002和所述第二环形凹槽2002匹配。

通过该方案，所述第一磁屏蔽盖3001置于所述第一环形凹槽2001中，所述第二磁屏蔽盖3002置于所述第二环形凹槽2002中，这样的结构方式正好能够彼此错开紧密安装，减小通过安装缝隙的漏磁。

本实用新型中，对于通过所述磁屏蔽盖3和所述磁屏蔽机构本体2之间的缝隙漏磁问题，本实用新型还给出另一种解决方案，具体如下：所述磁屏蔽盖3盖合在所述磁屏蔽机构本体2上时，所述磁屏蔽盖3和所述磁屏蔽机构本体2通过激光焊接成一体结构。通过该方案，一方面实现了所述磁屏蔽盖3和所述磁屏蔽机构本体2之间无缝化，解决通过缝隙发生漏磁问题；另一方面，所述磁屏蔽盖3和所述磁屏蔽机构本体2成为一体结构，提升整体的结构强度。

由于本实用新型的所述磁屏蔽光纤环具有单独的磁屏蔽设计，使内部漏磁最小化，实现磁屏蔽机构的完整性和整体闭合性，进而实现磁屏蔽效能最大化，同时能够保证结构强度和增加结构热容。因而利用本实用新型上述各个方案中任一方案制得的光纤陀螺仪，可实现屏蔽光纤陀螺仪中的其他器件对所述无骨架光纤环1的磁干扰，从而提升光纤陀螺仪的应用精度；同时本实用新型的所述磁屏蔽光纤环具有独立结构和磁屏蔽效果，也利于实现光纤陀螺仪模块化生产组装。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。