一种光纤惯性测量组合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于惯性测量技术和惯性器件领域，具体涉及一种光纤惯性测量组合装置。
【背景技术】
[0002]捷联惯性测量组合(以下简称惯组)是加速度计和陀螺仪及必要信号处理部件的组合，用于测量运动载体(如车、船、飞机、航天器等)的加速度和角速度，完成制导与导航功能。随着技术的发展，具备自标定、自对准功能的捷联惯组(以下简称“双自”惯组)成为研究的热点。
[0003]自标定功能针对惯性器件本身参数随时间不断变化、必须定期拆下惯组在转台标定这一导致维护复杂的特性，通过与惯组配合安装双轴(或三轴)回转机构，以特定的角速度和回转路径对惯组进行旋转调制来实现免拆卸高效维护。自标定功能主要依赖于结构设计，将相互固联的部件设计为敏感内核可双轴回转并可实现整机锁紧的机构；自对准功能主要利用陀螺仪对地球自转的敏感，通过在特定方位进行回转解算出北向来实现定向。自对准功能同样需要实现敏感内核绕至少一个轴回转并可实现整机锁紧的机构，自对准精度极大受制于陀螺仪的精度。
[0004]在高精度惯性测量(主要以陀螺精度达0.001° /h水平为标志)应用领域，“双自”惯组面临着关键性制约因素。当前高精度激光陀螺虽可满足自对准精度广左右或更高的要求，但高精度激光陀螺成本高、体积大，导致惯组产品笨重、昂贵；光纤陀螺成本低廉，但光纤陀螺精度与体积参数高度相关，0.001° /h精度的光纤陀螺尺寸显著大于0.1° /h-Ο.ΟΓ /h的光纤陀螺，为产品的结构小型化设计带来很大困难，导致惯组回转内核过大，最终造成回转机构和整机体积过大。成本一定的前提下精度与体积的巨大冲突问题，严重制约了产品设计与应用。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的改进需求，本发明提供了一种光纤惯性测量组合装置，通过巧妙的布局和组合，在应用高精度光纤陀螺、具备双自惯组各项功能的基础上显著减小惯组回转内核的体积，从根本上突破了低成本、高精度、小体积难以兼具的工程化应用关键性难题。
[0006]为实现本发明的技术目的，本发明提供一种光纤惯性测量组合装置，包括惯组骨架、光纤尾纤盘绕板、三轴光纤陀螺部件、加速度计和锁紧压块；
[0007]惯组骨架为一球形结构，在球的一个轴两端分别设有一个圆柱形转轴凸台，用于惯组整体在回转机构上安装并确定一个回转轴，与球上回转轴正交的另一个轴两端安装锁紧压块，用于惯组与回转机构的锁紧部件配合实现锁紧；惯组骨架上端面设有光纤尾纤盘绕板；
[0008]惯组骨架内开设有环体组合安装腔，环体组合安装腔内加工有环体组合安装面；
[0009]三轴光纤陀螺部件包括三个光纤陀螺环体和光源与信号处理组件，三个光纤陀螺环体按照由大到小依次为外环体组合、中环体组合和内环体组合，以环体组合安装面作为安装基准面，三个环体组合相互正交地安装于合安装腔内；光源与信号处理组件安装于中环组合与惯组骨架之间的间隙内；
[0010]外环组合、中环组合、内环组合的光纤尾纤均从各自表面甩出，将距离光源与信号处理组件最近的中环组合作为中转，将外环组合、内环组合的光纤尾纤首先汇合到中环体组合，再一并经尾纤盘绕板引入光源与信号处理组件；
[0011]加速度计的数量为三个，相互争正交地且与三个环体组合分区地安装在惯组骨架上;
[0012]惯组骨架两端的转轴凸台中心开有对外穿线孔，用于将三轴光纤陀螺部件和三个加速度计的信号线引出；在惯组骨架表面垂直于对外穿线孔的方向上，开有走线孔，走线孔一端通向光纤陀螺或加速度计的线缆，另一端与对外穿线孔相贯，用于线缆在惯组骨架中穿行并到达转轴凸台的边缘。
[0013]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于采取了三轴光纤陀螺环体差异化设计和球体空间内部件相互嵌入，能够取得以下有益效果:
[0014]1、本发明惯性测量组合设计为球形，在为至少一个光纤陀螺环体提供足够大尺寸空间、有利于保证精度的基础上，惯性测量组合的轮廓球直径仅仅略大于光纤陀螺最大环体的直径，显著减小了实现自标定和自对准功能所需的惯性测量组合回转内核的体积；
[0015]2、本发明惯性测量组合为光纤陀螺独立设计了光源与信号处理组件的安装空间，可实现光纤环线圈与热源的隔离，有利于采用高精度光源与电路组合方案，从而有利于光纤陀螺实现高精度，并提高自对准精度；
[0016]3、本发明惯性测量组合回转内核为球形，可以球心为定点绕任意轴回转，从而极大降低了为实现自标定和自对准功能所需回转机构的设计难度。结合以上几条，有利于惯性测量组合在自标定和自对准功能的基础上，实现高精度、小型化的统一；
[0017]4、本发明提供了光纤陀螺中光纤尾纤跨接不同的环体组件到达光源的光路过渡结构，可以在操作简便的基础上有效地保护光纤不因惯性测量组合承受振动等力学环境导致损坏；
[0018]5、本发明中关键结构件易于采用铸件，实现批量化生产、降低生产成本；
[0019]6、本发明加速度计与光纤陀螺独立分区安装，易于维修；
[0020]7、本发明的加工与装配简单，易于实现。
【附图说明】
[0021]图1为本发明外观正视图；
[0022]图2为本发明外观轴测图；
[0023]图3为本发明结构剖视图；
[0024]图4为本发明的结构轴测图1 (隐去外壳);
[0025]图5为本发明的结构轴测图2 (隐去外壳)；
[0026]图6为本发明中惯组骨架的轴测图1 ;
[0027]图7为本发明中惯组骨架的轴测图2 ；
[0028]图8为本发明中惯组骨架一个方向的正视图；
[0029]图9为本发明中惯组骨架另一个方向的正视图；
[0030]图10为本发明中外壳外表面的轴测图；
[0031]图11为本发明中外壳内表面的轴测图；
[0032]图12为本发明中光纤陀螺各组件的相对位置关系图1 ;
[0033]图13为本发明中光纤陀螺各组件的相对位置关系图2 ;
[0034]图14为本发明中内环组合与中环组合的配合安装轴测图1 ;
[0035]图15为本发明中内环组合与中环组合的配合安装轴测图2 ;
[0036]图16为本发明中尾纤盘绕板的结构轴测图；
[0037]图17为本发明中锁紧压块的结构轴测图；
[0038]图18为本发明中锁紧压块的结构剖视图；
[0039]图19为本发明中光纤尾纤从内环到中环的光路说明图；
[0040]图20为本发明中光纤尾纤从外环经中环到光源的光路说明图。
[0041 ]图中:
[0042]1-惯组骨架2-外壳甲3-外壳乙4-锁紧压块
[0043]5-外环组合6-中环组合7-内环组合8-Y波导9_尾纤盘绕板
[0044]10-光源与信号处理组件11-陀螺信号处理板12-探测器
[0045]13-加速度计14-光纤引导块
[0046]21-环体组合安装面22-环体组合安装腔23-外环组合安装槽
[0047]24-中环组合安装槽25-内环组合安装槽26-外环组合安装螺纹孔
[0048]27-中环组合安装螺纹孔28-锁紧压块安装槽
[0049]29-外罩环向安装螺纹孔30-外罩轴向安装螺纹孔
[0050]31-外罩环向安装槽32-外罩轴向安装凸台33-尾纤盘绕板安装面
[0051]34-转轴凸台35-对外穿线孔36-走线孔37-加速度计安装槽