专利名称：一种光纤陀螺环圈及其制造方法
技术领域：
本发明涉及干涉型光纤陀螺，具体涉及一种光纤陀螺环圈及其制造方法。
背景技术：
光纤环圈用于干涉型光纤陀螺，是光纤陀螺中的一个组件，根据干涉型光纤陀螺仪的原理，来自同一光源的两束光沿相反的方向传播，重新汇合后相互干涉，两束干涉光的相位差与光传播所经的光路的旋转角速率成正比，因而，通过探测干涉光的光强可测出旋转角速率。
光纤陀螺仪主要包括以下组件，(1)一个光源，(2)两个用于满足“最小互易结构”所需的分束器(光纤定向耦合器或集成光学Y形波导)(3)一个由保偏光纤(PM)或低双折射光纤制作的光纤传感器线圈，(4)一个偏振器(有时还有一个或多个去偏器)，(5)一个探测器。从光源发射的光由分束器分成两束，并以相反的方向传播，重新汇合后，相互干涉，干涉光的相位差与光传播所经的光路的旋转角速率成正比，因而，通过探测干涉光的光强可测出旋转角速率。
环境因素会影响两束以相反方向传播的光束之间的相位差的测量值，从而引入了误差，这些环境因素包括，温度、振动、磁场等变化，而这些环境因素随着时间变化在整个线圈中分布不均匀。在环圈静止或旋转条件下，在以相反方向传播的两束光波通过线圈时，由于环境因素的影响，造成测量到的与某一旋转角速度相对应的干涉光强的值不稳定，从而产生了测量误差。而这种环境因素对陀螺仪测量的影响在光纤环圈中主要表现为温度的变化。
目前一般采用四极对称绕法，这种绕法使得距离线圈中点相同的两根光纤尽量经历相同的温度变化，使得由于温度变化引起的测量误差降低到最小。但这种误差依然是存在的，因此要求外界对光纤的影响，如温度引起的材料膨胀系数不同而导致的应力等，越小越好。
在光纤陀螺环圈的制造过程中，目前一般采用的绕法是将光纤直接绕制在光纤环圈的骨架上，光纤绕制一层或多层后要垫上一层薄膜。垫一层薄膜的目的是为了使得下一层光纤绕在一个相对平的环形平面上，同时又由于薄膜带有颜色，而光纤一般为半透明的白色，在有颜色的薄膜平面上更容易分辨光纤。目前一般情况下，每绕制一层或多层光纤都要在光纤层表面上涂上一层胶是为了更好的固定光纤，以避免，振动和冲击对光纤环圈的影响，而薄膜材料具有与光纤和固定胶不同的温度特性，如热膨胀系数、玻璃化温度等。这种不同材料的引入，在温度变化时将直接对光纤环圈产生不利的影响，这种影响最终影响到光纤陀螺仪的测量精度和各种测量参数的温度稳定性和测量的重复性，直接影响了光纤陀螺的使用。此外，光纤环绕制时薄膜应裁剪的正好能绕环圈一圈，宽度与环圈的宽度相同，否则就会在环圈的边缘和薄膜两端的连接处造成小的缝隙或小的折叠，在垫薄膜的过程中由于操作的不精确也会引入小的缝隙或折叠。这些会使得光纤在边缘处产生不平和光纤排列不整齐，或在薄膜环绕一周的接头处引起微弯，这些将增加光纤环圈的损耗，损耗的增加将导致光纤陀螺的灵敏度下降，而要控制薄膜裁剪和铺垫的精度将花费很高的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是本发明主要针对现有技术方案的不足，提供一种提高光纤陀螺仪的测量精度和各种测量参数的稳定性的光纤陀螺环圈及其制造方法。
本发明是这样来实现的一种光纤陀螺环圈，包括环圈骨架和环绕在环圈骨架上、至少4层的光纤，光纤层与层之间设有粘接层，每根光纤表面设有颜色层。
所述粘接层采用有机硅粘接剂。
一种光纤陀螺环圈的制造方法，包括以下步骤对预绕制的光纤除尘；在除尘后的光纤上涂上颜色；将着色光纤直接绕制在光纤陀螺环圈的骨架上，对每层光纤绕好后涂上固定胶，在胶未干前绕下一层，使得同一层之间的光纤相互粘接、保持位置固定，同时层与层之间也相互粘接、保持位置固定。
当用光纤着色机对光纤着色时，控制光纤的张力在5～10克之间。将着色后的光纤放置48小时以上。
所述固定胶为有机硅粘接剂。
与现有技术比较，本发明采用着色光纤，不需铺垫薄膜制造的光纤陀螺环圈，避免了引入薄膜材料而对光纤环圈的影响，从而也减少了光纤陀螺的测量精度误差，降低了光纤陀螺环圈的损耗，提高了光纤陀螺的温度稳定性、测量的重复性和灵敏度；在使用光纤环圈常用的有机硅粘接剂的情况下，光纤层与光纤层之间的薄膜减少了粘接强度，本发明采用层与层之间直接粘结，提高了光纤陀螺环圈的机械可靠性，从而提高了光纤陀螺的机械可靠性。本发明制造工艺简单，降低了制造成本。
具体实施例方式
将Φ250μm，长度500m，光纤先在光纤着色机上着色，光纤着色时，在着色前对光纤进行静电除尘，光纤张力为10克，光纤涂覆成灰色。将光纤放置48小时以上，使光纤由于张力引起的性能变化得以恢复后再用于绕环。绕环时，找到光纤的中点即250m，分为两段光纤，其中第一段从左侧绕起，一直绕到右侧为止，为第一层。第一层绕好后涂上有机硅粘结剂，并且以后每层绕好后都涂上粘接剂，不要等粘接剂干。然后第二段从左侧开始向与前一段光纤相反的方向环绕，一直绕到右侧，为第二层。然后用第二段光纤，继续绕第三层，从右侧开始环绕，一直绕到左侧。然后用第一段光纤绕第四层，从右侧开始一直绕到左侧。用这样的方法一直绕下去，直到达到需要的层数，并且层数是4的倍数，即得光纤陀螺环圈。
权利要求
1.一种光纤陀螺环圈，包括环圈骨架和环绕在环圈骨架上、至少4层的光纤，其特征在于，光纤层与层之间设有粘接层，每根光纤表面设有颜色层。
2.根据权利要求1所述的光纤陀螺环圈，其特征在于所述粘接层采用有机硅粘接剂。
3.一种权利要求1所述光纤陀螺环圈的制造方法，包括以下步骤对预绕制的光纤除尘；在除尘后的光纤上涂上颜色；将着色光纤绕制在光纤陀螺环圈的骨架上，对每层光纤绕好后涂上固定胶，在胶未干前绕下一层，使得同一层之间的光纤相互粘接、保持位置固定，同时层与层之间也相互粘接、保持位置固定。
4.根据权利要求3所述光纤陀螺环圈的制造方法，其特征在于当用光纤着色机对光纤着色时，控制光纤的张力在5～10克之间。
5.根据权利要求4所述光纤陀螺环圈的制造方法，其特征在于将着色后的光纤放置48小时以上。
6.根据权利要求3～5之一所述光纤陀螺环圈的制造方法，其特征在于所述固定胶为有机硅粘接剂。
7.根据权利要求6所述光纤陀螺环圈的制造方法，其特征在于绕环时，找到光纤的中点，从此点开始在光纤环圈骨架上进行环绕。
全文摘要
本发明公开了一种光纤陀螺环圈及其制造方法。光纤陀螺环圈包括环圈骨架和环绕在环圈骨架上、至少4层的光纤，光纤层与层之间设有粘接层，每根光纤表面设有颜色层。其制造方法先对对预绕制的光纤除尘，在除尘后的光纤上涂上颜色，将着色后的光纤放置48小时以上，对每层光纤绕好后涂胶，在胶未干前绕下一层，使得同一层之间的光纤相互粘接、保持位置固定，同时层与层之间也相互粘接、保持位置固定。本发明采用着色光纤制造的光纤陀螺环圈，减少了光纤陀螺的测量精度误差，降低了光纤陀螺环圈的损耗，提高了光纤陀螺的温度稳定性、测量的重复性和光纤陀螺的灵敏度；层与层之间直接粘结，提高了光纤陀螺环圈的机械可靠性，从而提高了光纤陀螺的机械可靠性。
文档编号G01C19/00GK1580699SQ200410018428
公开日2005年2月16日 申请日期2004年5月18日 优先权日2004年5月18日
发明者汪绳武, 张晓东, 肖倩, 刘兰芳 申请人:上海永鼎光电子技术有限公司