专利名称：实现消偏的光纤传感线圈绕制方法
技术领域：
本发明涉及线圈绕制方法，尤其是涉及一种实现消偏的光纤传感线圈绕制 方法。
技术背景光纤陀螺仪是基于Sagnac效应的角速度传感器，通过测量在同一光纤传感 线圈沿相反方向传输的两束光产生的相位差，从而确定光纤陀螺仪所在平面的 角速度。千涉式光纤陀螺仪工艺已经比较成熟，可以制作成各种精度的商品， 正在被逐步采用，逐渐替代了机械式陀螺仪。干涉式光纤陀螺仪是由光源、分 束器、偏振控制器件、光纤传感线圈、光电检测器构成。为确保其测量精度， 要求在光纤传感线圈内传输的光具有较高的偏振互易性。为了保证在光纤传感 线圈内传输光的偏振互易性，通常采用保偏光纤或采用消偏器。采用保偏光纤 绕制光纤传感线圈是最佳的技术选择，但保偏光纤价格昂贵，批量生产中不能 大幅度降低成本，尚不能被光纤陀螺厂家接受；采用普通光纤绕制光纤传感线 圈并使用Lyot消偏器解决信号衰减的问题为大多数光纤陀螺厂家使用。采用 Loyt消偏器和普通光纤绕制光纤传感线圈需要比较高质量的Loyt消偏器，增加 了光纤陀螺仪的生产成本；同时Loyt消偏器和光纤传感线圈是分离的，需要进 行焊接。这增加了焊点的数目，消弱了信噪比，影响了陀螺的可靠性与稳定性。 发明内容本发明的目的在于提供一种实现消偏的光纤传感线圈绕制方法，能够避免 使用Loyt消偏器，解决背景技术中存在的问题。 本发明是通过以下技术方案实现的1) 根据要绕制光纤传感线圈的光纤直径、层数、光纤传感线圈的内半径、宽 度，确定绕制单模光纤长度，并根据要绕制光纤传感线圈的绕法，确定绕制起 点的位置坐标。2) 根据光纤长度，设定为n段、每一段的扭转量之比为N1、 N2、 ...Nn、 一 个满足要绕制光纤传感线圈层数和绕法的扭转层数队列Cl、 C2、 ... Cn，得到 每段的光纤扭转速率N1/C1、 N2/C2、…Nn/Cn。3) 根据光纤传感绕圈的绕法，计算出分段点D2、 D3、--所处的传感绕圈层数。4)根据要绕制光纤传感线圈的绕法，从绕制起点开始绕制，在绕第k层前，先判定要绕制光纤传感线圈的第k层的绕制起点是不是分段点Di。若是分段点 Di，再判定将要绕制光纤处于该分段点的哪一侧，若是左侧，根据步骤2)中光 纤扭转速率得到段i-l的扭转速率Ni-l/Ci-l;若是左侧，根据步骤2)中光纤扭转 速率得到段i+l扭转速率Ni+1/Ci+1;根据得到的扭转速率并改变光纤扭转方向绕制第k层，k=l时可选择任一扭转方向，直到第k层绕完；若不是分段点Di，则判定该点所处的扭转光纤段i，根据扭转光纤段i的扭转速率队列Ni/Ci，并以 段i扭转方向绕制第k层，i=l时可选择任一扭转方向，直到该层绕完。绕完第 k层后，判定该光纤传感线圈是否绕制完成，若未绕制完成，重复步骤4)，直到 绕制完成。本发明具有的有益效果是本发明提供了一种可以实现消偏的光纤传感线圈，同时完成Loyt消偏器和 光纤传感线圈的功能，简化了系统，提高了稳定性；而且由于不用使用Loyt消 偏器，降低了生产成本；避免了Loyt消偏器和光纤传感线圈之间的连接损耗， 有利于提高使用系统的信噪比。
图1本发明的沿光纤长度扭转方向示意图。 图2本发明的绕制光纤传感绕圈的方法。 图3实施例中沿光纤长度扭转方向示意图。
具体实施方式
1) 根据要绕制光纤传感线圈的光纤直径、层数、光纤传感线圈的内半径、宽 度，确定绕制单模光纤长度，并根据要绕制光纤传感线圈的绕法，确定绕制起 点的位置坐标。2) 如图1所示，根据光纤长度，设定为n段、每一段的扭转量之比为N1、 N2、 ...Nn、一个满足要绕制光纤传感线圈层数和绕法的扭转层数队列C1、C2、... Cn，得到每段的光纤扭转速率N1/C1、 N2/C2、 ...Nn/Cn。3) 根据光纤传感绕圈的绕法，计算出分段点D2、 D3、--所处的传感绕圈层数。4) 如图3所示，根据要绕制光纤传感线圈的绕法，从绕制起点开始绕制，在 绕第k层前，先判定要绕制光纤传感线圈的第k层的绕制起点是不是分段点Di。 若是分段点Di，再判定将要绕制光纤处于该分段点的哪一侧，若是左侧，根据 步骤2)中光纤扭转速率得到段i-l的扭转速率Ni-l/Ci-l;若是左侧，根据步骤2)中光纤扭转速率得到段i+l扭转速率Ni+l/Ci+l;根据得到的扭转速率并 改变光纤扭转方向绕制第k层，k-l时可选择任一扭转方向，直到第k层绕完； 若不是分段点Di，则判定该点所处的扭转光纤段i，根据扭转光纤段i的扭转速 率队列Ni/Ci，并以段i扭转方向绕制第k层，i=l时可选择任一扭转方向，直到 该层绕完。绕完第k层后，判定该光纤传感线圈是否绕制完成，若未绕制完成，重复步骤4)，直到绕制完成。结合实现消偏的光纤传感线圈方法以四极子绕法为例，说明其具体实施方法(1) 由使用需求确定所绕光纤传感线圈的层数为48层、光纤内径传感线 圈为40毫米；并选择直径为250微米单模光纤，光纤传感线圈宽度为20毫米， 则所绕光纤传感线圈为lllO米。又由于采用四极子绕法，光纤绕制起点为被绕 光纤的中点。(2) 如图2所示，选择n等于3，每段扭转量之比为48、 144、 336，考虑 到所绕光纤传感线圈的层数为48层，绕制层数设为8、 16、 24，由每段的扭转 量比例和绕制层数相除，得到每段的扭转速率为6圈/米、9圈沐、14圈沐。(3) 根据四极子绕法，得到光纤扭转方向改变的点D2是要绕制光纤传感 绕圈由内而外排列的第32与第33层的分界点，D3是光纤传感线圈绕制起点。 由于绕制起点O是分段点D3，又知扭转速率队列为6、 9、 14，所以开始绕制 时，绕制起点D3两侧的光纤D3D2、 D3D4的扭转速率分别为9圈/米、14圈/ 米。(4) 由被绕单模光纤的绕制起点D3开始绕制，绕制起点D3两侧的光纤 D3D1、D3D4由内而外按照四极子绕法的次序排列，此排列顺序可表示为D3D2、 D2D1、 D2D1、 D3D2...其中D3D2段光纤扭转速率是9圈/米、D2D1段光纤 扭转速率是14圈/米且D3D2、 D2D1两层中光纤扭转方向相反，上述单元依次 重复直到第33与第32层的分界点D2，排列顺序变为D1D2、 D2D3、 D2D3、 D1D2...其中D1D2段光纤扭转速率是6圈/米、光纤扭转方向与D3D2段光纤 扭转光纤相反，如此重复直至最后一层。
权利要求
1.一种实现消偏的光纤传感线圈绕制方法，其特征在于1)根据要绕制光纤传感线圈的光纤直径、层数、光纤传感线圈的内半径、宽度，确定绕制单模光纤长度，并根据要绕制光纤传感线圈的绕法，确定绕制起点的位置坐标。2)根据光纤长度，设定为n段、每一段的扭转量之比为N1、N2、...Nn、一个满足要绕制光纤传感线圈层数和绕法的扭转层数队列C1、C2、...Cn，得到每段的光纤扭转速率N1/C1、N2/C2、...Nn/Cn。3)根据光纤传感绕圈的绕法，计算出分段点D2、D3、----所处的传感绕圈层数。4)根据要绕制光纤传感线圈的绕法，从绕制起点开始绕制，在绕第k层前，先判定要绕制光纤传感线圈的第k层的绕制起点是不是分段点Di。若是分段点Di，再判定将要绕制光纤处于该分段点的哪一侧，若是左侧，根据步骤2)中光纤扭转速率得到段i-1的扭转速率Ni-1/Ci-1；若是左侧，根据步骤2)中光纤扭转速率得到段i+1扭转速率Ni+1/Ci+1；根据得到的扭转速率并改变光纤扭转方向绕制第k层，k＝1时可选择任一扭转方向，直到第k层绕完；若不是分段点Di，则判定该点所处的扭转光纤段i，根据扭转光纤段i的扭转速率队列Ni/Ci，并以段i扭转方向绕制第k层，i＝1时可选择任一扭转方向，直到该层绕完。绕完第k层后，判定该光纤传感线圈是否绕制完成，若未绕制完成，重复步骤4)，直到绕制完成。
全文摘要
本发明公开了一种可以实现消偏的光纤传感线圈绕制方法。组成光纤传感线圈的单模光纤是扭转的，光纤扭转的方向和大小是变化的。光纤扭转方向改变的点即分段点D2、D3…是光纤传感线圈的层与层之间的分界点。D2、D3…将绕制光纤线圈的光纤D1Dn+1分成n段扭转光纤D1D2、D2、D3…，其中任意两段扭转光纤的扭转量之比大于2或小于0.5。本发明以实现消偏的光纤传感线圈，同时完成Loyt消偏器和光纤传感线圈的功能，简化了系统，提高了稳定性；而且由于不用使用Loyt消偏器，降低了生产成本；避免了Loyt消偏器和光纤传感线圈之间的连接损耗，有利于提高使用系统的信噪比。
文档编号G01C19/72GK101221047SQ20081005935
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者承 刘, 王冬云, 舒晓武, 苑鲁超 申请人:浙江大学