一种光电分离的超小型光纤陀螺的制作方法

本发明属于光纤陀螺技术领域，具体涉及一种光电分离的超小型光纤陀螺。

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、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，需选用超小型(外径小于50mm)的光纤陀螺测量载体角速度。

此外，光纤陀螺的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，实现光电分离，已成为小型化光纤陀螺技术发展的一个重要方向，但是现有的光电分离的光纤陀螺的尺寸较大，不能实现小型化，无法适用在航空导弹和火箭弹等的导航控制中。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种光电分离的超小型光纤陀螺，光电分离的同时能够实现小型化，结构简单，体积小，抗干扰强。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

本发明的一种光电分离的超小型光纤陀螺，包括电路控制板、陀螺壳体、y波导、耦合器、探测器及其转接板以及sld光源，所述电路控制板设置在陀螺壳体外；

所述陀螺壳体包括上帽、管状外壳以及下帽；

所述管状外壳包括外壳以及外壳内与其同轴的圆台，圆台上下两端分别固定圆柱形支架和保偏光纤环；

y波导、耦合器、探测器及其转接板以及sld光源轴向圆周分布在圆柱形支架上；圆柱形支架最上端固定一圆盘，圆盘圆周有凹槽用以固定器y波导和耦合器输入端尾纤，圆盘内有三个圆孔，其中一个圆孔为y波导和耦合器输入端尾纤的出纤孔，其余两个圆孔为y波导引脚引线的出线孔和探测器及其转接板的出线孔；

上帽和下帽固定在管状外壳两端，上帽中心有一圆孔为陀螺壳体内光学器件引脚引线的出线孔，光学器件引脚引线通过带有磁屏蔽线缆的接插件与电路控制板相连。

其中，所述陀螺壳体采用磁屏蔽材料。

其中，所述上帽可随时拆卸。

其中，所述管状外壳带有法兰。

其中，圆柱形支架通过螺钉固定在圆台另一侧的外壳侧壁上。

其中，上帽和下帽通过螺纹固定在管状外壳两端。

其中，所述保偏光纤环长度为220m。

其中，保偏光纤环通过胶粘固定在圆台下端面上。

有益效果：

本发明的光纤陀螺，通过将控制电路板外置，电路与光路采用带有磁屏蔽线缆的接插件连接，降低电子电路干扰，实现光电分离；采用220m保偏光纤环，设计紧凑合理的陀螺内、外部空间布局结构，不仅隔离发热器件和敏感光纤环，降低由温度扰动引起的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，最终获得零偏稳定性不超过0.8°/h，陀螺整体尺寸为φ26×60(mm)，并且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，使得陀螺批量生产操作便捷、安全可靠。

附图说明

图1为本发明陀螺外观图；

图2为本发明陀螺圆台示意图；

图3为本发明陀螺内部结构图。

其中，a-圆台，1-上帽，2-管状外壳，3-下帽，4圆盘，5-圆柱形支架，6-y波导、7-耦合器、8-探测器及其转接板，9-sld光源，10-保偏光纤环。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明的光电陀螺中，电路控制板设置在陀螺壳体外，与陀螺壳体通过带有磁屏蔽线缆的接插件连接，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；陀螺壳体中的光学器件(y波导6、耦合器7、探测器及其转接板8、sld光源9以及保偏光纤10)重新布局和简化结构将陀螺外形尺寸缩小到φ26×60(mm)，具体如下：

图1为本发明陀螺外观图，图2为本发明陀螺内部结构图，如图1、图2所示，本发明陀螺壳体包括上帽1、带有法兰的管状外壳2和下帽3；

其中，所述管状外壳2内设有其同轴的圆台a，圆台a上下两端分别固定圆柱形支架5和保偏光纤环10，保偏光纤环10(220m长)胶粘在圆台a的下端面上，圆柱形支架5通过螺钉固定在圆台a上端面上；y波导6、耦合器7、探测器及其转接板8以及sld光源9轴向圆周分布在圆柱形支架5上；圆柱形支架5最上端固定一圆盘4，圆盘4圆周有凹槽用以固定y波导6和耦合器7输入端尾纤，圆盘4内有三个圆孔，其中一个圆孔为y波导6和耦合器7输入端尾纤的出纤孔，其余两个圆孔为y波导7引脚引线的出线孔和探测器及其转接板8的出线孔；上帽1和下帽3通过螺纹固定在管状外壳2两端，上帽1中心有一圆孔为光学器件引脚引线的出线孔。

进一步地，陀螺壳体采用磁屏蔽材料，用以隔绝地磁场和电路器件对光纤环路的光路信号干扰影响。

本发明光纤陀螺中，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；通过管状外壳2内圆台a和圆柱形支架5将保偏光纤环10与y波导6、耦合器7、探测器及其转接板8和sld光源9在陀螺壳体内两端分布，大大降低探测器及其转接板8、sld光源9对光纤环10的热辐射作用；光学器件引脚引线穿过上帽1中心出线孔通过接插头与外置的陀螺电路控制板相连，上帽1可随时拆卸，方便了陀螺参数的调试和故障的定位。

本发明各器件空间布局合理紧凑，降低器件占用空间体积，使陀螺的整体尺寸缩小，陀螺装卸操作过程便捷、安全可靠，器件可见有利于对故障陀螺的测试、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。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种光电分离的超小型光纤陀螺，包括电路控制板、陀螺壳体、y波导(6)、耦合器(7)、探测器及其转接板(8)以及sld光源(9)，其特征在于，

所述电路控制板设置在陀螺壳体外；

所述陀螺壳体包括上帽(1)、管状外壳(2)以及下帽(3)；

所述管状外壳(2)包括外壳以及外壳内与其同轴的圆台(a)，圆台(a)上下两端分别固定圆柱形支架(5)和保偏光纤环(10)；

y波导(6)、耦合器(7)、探测器及其转接板(8)以及sld光源(9)轴向圆周分布在圆柱形支架(5)上；圆柱形支架(5)最上端固定一圆盘(4)，圆盘(4)圆周有凹槽用以固定器y波导(6)和耦合器(7)输入端尾纤，圆盘(4)内有三个圆孔，其中一个圆孔为y波导(6)和耦合器(7)输入端尾纤的出纤孔，其余两个圆孔为y波导(7)引脚引线的出线孔和探测器及其转接板(8)的出线孔；

上帽(1)和下帽(3)固定在管状外壳(2)两端，上帽(1)中心有一圆孔为陀螺壳体内光学器件引脚引线的出线孔，光学器件引脚引线通过带有磁屏蔽线缆的接插件与电路控制板相连。

2.如权利要求1所述的光电分离的超小型光纤陀螺，其特征在于，所述陀螺壳体采用磁屏蔽材料。

3.如权利要求1所述的光电分离的超小型光纤陀螺，其特征在于，所述上帽(1)可随时拆卸。

4.如权利要求1所述的光电分离的超小型光纤陀螺，其特征在于，所述管状外壳(2)带有法兰。

5.如权利要求1所述的光电分离的超小型光纤陀螺，其特征在于，圆柱形支架(5)通过螺钉固定在圆台(a)上端面上。

6.如权利要求1所述的光电分离的超小型光纤陀螺，其特征在于，上帽(1)和下帽(3)通过螺纹固定在管状外壳(2)两端。

7.如权利要求1所述的光电分离的超小型光纤陀螺，其特征在于，所述保偏光纤环(10)长度为220m。

8.如权利要求1所述的光电分离的超小型光纤陀螺，其特征在于，保偏光纤环(10)通过胶粘固定在圆台(a)下端面上。

技术总结
本发明提供了一种光电分离的超小型光纤陀螺，光电分离的同时能够实现小型化，结构简单，体积小，抗干扰强，通过将控制电路板外置，电路与光路采用带有磁屏蔽线缆的接插件连接，降低电子电路干扰，实现光电分离；采用220m保偏光纤环，设计紧凑合理的陀螺内、外部空间布局结构，不仅隔离发热器件和敏感光纤环，降低由温度扰动引起的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，最终获得零偏稳定性不超过0.8°/h，陀螺整体尺寸为Φ26×60(mm)，并且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，使得陀螺批量生产操作便捷、安全可靠。

技术研发人员：代静;张红杰;可伟
受保护的技术使用者：河北汉光重工有限责任公司
技术研发日：2020.07.31
技术公布日：2020.12.04