一种电路线路可拆式超小体积光电分离型光纤陀螺的制作方法

本发明涉及一种电路线路可拆式超小体积光电分离型光纤陀螺，属于光纤传感技术领域。

背景技术：

光纤陀螺是通过检测由sagnac效应引起的双光束干涉信号的相位差获得角速度信息。与传统机电陀螺相比，光纤陀螺具有动态范围大、抗环境干扰能力强、寿命长、体积小以及成本低等特点，广泛应用于军事和民用等领域。在某些特殊应用领域，如航空导弹和火箭弹等的导航控制中，陀螺的体积和重量将受到严重限制，需选用超小体积的光纤陀螺测量载体角速度。此外，光纤陀螺敏感光纤环受温度和磁场干扰影响较大，其shupe效应和farady效应引起的非互易相移与旋转引起的sagnac相移无法区分，将产生大的偏置误差影响陀螺精度，因此，隔离发热器件和敏感光纤环，实现光电分体，已成为小型化光纤陀螺技术发展的一个重要方向。

现有技术中的光纤陀螺由于内部光学器件和尾部光纤在一个空间内，安装完毕后拆卸时尾部光纤易于损坏，因此外壳和内部不可拆卸，消耗成本高，不便于后期维护修理。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的缺陷，拓展光纤陀螺的应用领域，本发明的目的在于提供一种电路线路可拆式超小体积光电分离型光纤陀螺。所述光纤陀螺在结构紧凑、体积小的基础上，实现陀螺电路控制板与光纤环路的分离，还可在不拆卸光路器件的基础上实现器件及其引脚引线可见可操作，为陀螺线路故障的定位起到便捷作用，降低陀螺批量生产消耗成本。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种电路线路可拆式超小体积光电分离型光纤陀螺，所述光纤陀螺主要由外部壳体、支架和功能元件组成。

其中，外部壳体主要由基座、上环盖、下环盖和底盖组成，均采用磁屏蔽材料，用以隔绝地磁场和电路器件对光纤环路的电子干扰影响。基座底面设有所述光纤陀螺自身位置的安装孔，基座下端两角有用于安装下环盖的安装孔，下环盖固定在基座上，上环盖顶端设有功能元件引线出线孔，下环盖底部有用于安装底盖的安装孔，上环盖和下环盖之间的接触端设有可相互镶嵌的凹凸台，以便配合连接。

内部功能元件主要由光纤环、耦合器、y波导、sld(超辐射发光二极管)光源和探测器组成，并通过支架将光纤环与其余功能元件进行分离。

支架上部为与基座平行的一端，用于固定放置耦合器、y波导、sld光源和探测器，设有焊片制成的孔道，用于固定连接所述光纤陀螺输出信号屏蔽线；支架下部为与基座垂直且设有中心孔的圆形端面，用于放置光纤环，以实现光纤环与发热功能元件的物理隔离，支架圆形端面的侧壁上有用于安装上环盖的安装孔，上环盖固定在支架圆形端面的侧壁上。

支架通过螺钉固定安装在基座上，保偏光纤环用胶粘在支架的圆形端面上，支架与基座平行的一端用螺钉固定安装有y波导、sld光源、探测器和耦合器压板，探测器位于sld光源上方，保持间距在2.5mm以上，耦合器通过耦合器压板压紧固定。

y波导、sld光源和探测器的引脚引线，即电路穿过上环盖上的引线出线孔通过带有磁屏蔽线缆的接插件与外置的光纤陀螺电路控制板相连；耦合器、y波导、sld光源和探测器的尾部光纤，即光路穿过支架圆形端面的中心孔盘绕在保偏光纤环的上表面；

本发明中所述安装孔处均采用螺钉连接，以实现外部壳体和功能元件的可拆卸固定连接。

优选在支架上y波导和sld光源之间设置隔离凸台，以便散热。

优选功能元件选用最小尺寸元件，结构紧凑安排，以实现超小体积。

有益效果

本发明提供了一种电路线路可拆式超小体积光电分离型光纤陀螺；所述光纤陀螺通过光学器件紧凑合理布局和简化结构实现降低温度分布不均匀引起的shupe效应、地磁和电子电路干扰引起的farady效应对陀螺精度的影响。通过光路电路分离，降低陀螺电路控制板对光路的热辐射和电磁干扰；采用磁屏蔽材料外壳和220m保偏光纤环降低地磁场对环路的farady效应；通过l型支架将保偏光纤环与sld光源、y波导、耦合器、探测器进行分离，功能元件的尾部光纤穿过支架圆形端面的中心孔盘绕在光纤环的上表面，大大降低光源、探测器对光纤环路的热辐射作用；sld光源、y波导和探测器引脚引线穿过上环盖上的引线出线孔通过接插头与外置的陀螺电路控制板相连，外部壳体装卸操作过程便捷、安全可靠，功能元件及其线路可见可操作，方便陀螺参数的调试和故障的定位，可以满足光纤陀螺批量生产和实际使用要求，实用性强；各功能元件空间布局合理紧凑降低了其占用空间体积，大大缩小所述光纤陀螺整体尺寸。

附图说明

图1为实施例1所述光纤陀螺外部的立体结构图。

图2为实施例1所述光纤陀螺陀螺内部的立体结构图。

其中，1—基座，2—支架，3—光纤环，4—耦合器，5—y波导，6—sld光源，7—探测器，8—耦合器压板，9—焊片，10—下环盖，11—底盖，12—上环盖，13—引线出线孔

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。

实施例1

一种电路线路可拆式超小体积光电分离型光纤陀螺，如图1和2所示，所述光纤陀螺主要由外部壳体、l型支架2和功能元件组成。

其中，外部壳体主要由方形基座1、半圆柱形上环盖12、半圆柱形下环盖10和半圆形底盖11组成，均采用磁屏蔽材料，用以隔绝地磁场和电路器件对光纤环路的电子干扰影响。基座1底面设有所述光纤陀螺自身位置的安装孔，基座1下端两角有用于安装下环盖10的安装孔，下环盖10固定在基座1上，上环盖12顶端设有功能元件引线出线孔13，下环盖10底部有用于安装底盖11的安装孔，上环盖12和下环盖10之间的接触端设有可相互镶嵌的凹凸台，以便配合连接。

内部功能元件主要由光纤环3、耦合器4、y波导5、sld光源6和探测器7组成，并通过支架2将光纤环3与其余功能元件进行分离。

支架2上部为与基座1平行的一端，用于固定放置耦合器4、y波导5、sld光源6和探测器7，设有焊片9制成的通孔，用于固定连接所述光纤陀螺输出信号屏蔽线；支架2下部为与基座1垂直且设有中心孔的圆形端面，用于放置光纤环3，以实现光纤环3与发热功能元件的物理隔离，支架2圆形端面的侧壁上有用于安装上环盖12的安装孔，上环盖12固定在支架2圆形端面的侧壁上。

支架2通过螺钉固定安装在基座1上，220m长的保偏光纤环3用胶粘在支架2的圆形端面上，支架2与基座1平行的一端用螺钉固定安装有y波导5、sld光源6、探测器7和耦合器压板8，sld光源6位于中部，探测器7位于sld光源6上方，保持间距在2.5mm以上，y波导5和耦合器4分别位于sld光源6两侧，耦合器4通过耦合器压板8压紧固定。

y波导5、sld光源6和探测器7的引脚引线，即电路穿过上环盖12上的引线出线孔13通过带有磁屏蔽线缆的接插件与外置的光纤陀螺电路控制板相连；耦合器4、y波导5、sld光源6和探测器7的尾部光纤，即光路穿过支架2圆形端面的中心孔盘绕在保偏光纤环3的上表面；

本发明中所述安装孔处均采用螺钉连接，以实现外部壳体和功能元件的可拆卸固定连接。

在支架2上y波导5和sld光源6之间设置隔离凸台，以便散热。功能元件均选用最小尺寸元件，具体为：中电44所的1310nm保偏尾纤sld宽谱光源，型号gr1349q-13；江苏光扬光电的2×2单模光纤耦合器，型号rc1017-f；中电44所的工作波长为1310nm保偏尾纤的y波导，型号gc13yb2010；武汉长盈通220m长的保偏光纤环，内径15mm，外径12mm，高18mm，型号pm13-g-80-u13；中电44所的工作波长为1310nm的pin-fet光电探测器，型号gd45215j-404bl-sb2构成，结构紧凑安排，以实现超小体积。

本实施例中所述光纤陀螺通过光学器件紧凑合理布局和简化结构实现降低温度分布不均匀引起的shupe效应、地磁和电子电路干扰引起的farady效应对陀螺精度的影响，器件线路可见可操作，方便陀螺参数的调试和故障的定位。按照gjb2426a－2004光纤陀螺仪测试方法，最终获得所述光纤陀螺的零偏稳定性不超过0.8°/h，整体为半圆柱形，尺寸为长26×宽26×高50(mm)。