[发明专利]一种光纤陀螺绕制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤陀螺的光纤敏感环，具体是一种制作光纤陀螺转动敏感环的方法。

背景技术

干涉仪光纤陀螺包含两个主要的部分，一个是光学干涉仪，一个是光纤转动敏感环。来自光学干涉仪的光源的光，被分光器分成两路，加入光纤转动敏感环的两端。光纤转动敏感环相对惯性系有转动时，光纤转动敏感环的两束光产生相位差。这个相位差提供一个光纤转动敏感环测量转动速度的依据。与光纤转动敏感环相连的光学干涉仪和相关电路，获得这个相位差， 因此可以得到光纤转动敏感环相对惯性系的转动速度。为了不降低光纤转动敏感环相对惯性系的灵敏度，要求光纤的走向排列整齐，避免扭曲和折弯。

现有技术的描绘：

光纤陀螺的性能，依赖于光纤转动敏感环的缠绕技术。光纤转动敏感环由光纤在一个骨架缠绕多层形成。 理想的缠绕结果是，在一个缠绕好的光纤转动敏感环光中，光纤的行进方向，尽可能避免突然的弯曲和扭转。现有的光纤缠绕技术是把光纤按照一定次序，在内部一层的基础上，缠绕新的一层。从内部一层的最后一圈到外部一层的第一圈之间，不填充预先成型材料，仅仅在缠绕过程中，或者在缠绕完成以后，用液体胶水把空隙填满。通过填充胶水的办法，来把空隙填满，会产生一些缺点。 例如胶水的热膨胀系数与光纤是不一样的，对光纤陀螺的温度性能产生扰动。从内部一层的最后一圈到外部一层的第一圈之间，光纤行进方向的空间曲率半径，无法按照预定的设计精确分布。

发明内容

本发明的目的在于用预先成型的衬托物质，例如同样材料的光纤，加入到从内部一层的最后一圈到外部一层的第一圈之间光纤的底下。让工作光纤，沿着预先成型的衬托物质提供的路径和方向，从内部一层缠绕到外部一层的。

附图说明

图1 光纤缠绕剖面图

图2 光纤过渡中心简图

图3 填补楔块的。

具体实施方式

光纤陀螺由光纤缠绕在架子上形成转动敏感元件。骨架由核9和两个相对的边7和8组成。为了实现光路的互易性，光纤缠绕在骨架的方法，需要保持一定的对称性。一个实现做法，是在整个光纤中间的一点（C点）开始，把光纤分成两端（A端和B端）。C点对应图1中的点1。光纤的A端，从点1开始从骨架反面缠绕到点3，再从骨架正面缠绕到点2；然后沿着箭头10的方向这样一直进行，直到点6，再到点5，形成光纤的一个缠绕层。外部一层光纤缠绕层，按照预先的设计，可以是本层同端光纤缠绕到顶以后缠绕到外部一层，也可以是内部某一层另一端的光纤缠绕到外部一层。一个典型的光纤陀螺的光纤长度有1000米，缠绕在一个直径0.08米的核上，缠绕大约3500圈，形成大约100层。为了清楚的说明，在本文件中，我们用一个每层可以缠绕10圈的骨架来表示。

 

为了严格控制光纤的空间走向，本发明提出，用预先成型的衬托物质，加入到从内部某一层的最后一圈到外部一层的第一圈的光纤的底下。图1展示一个缠绕3层的光纤敏感环。图2展示从Z轴方向看过去的X-Y平面上光纤横截面中心的极坐标表示。光纤中横截面中心的任何一点，可以用三维极坐标 (r，θ，z) 表示。

r=r₁ + A*θ, A = (r₂ – r₁ )/180

在同一层中，r是不变的。θ改变360度，Z改变一个光纤直径的长度。点a和b所在的圆代表第二层光纤。点c和d所在的圆代表第三层光纤。点b代表第二层光纤缠绕到骨架边的位置。假定接下来光纤从点b缠绕到第三层。 如果没有预先成型的衬托物质，光纤从点b行进到到第三层的位置点e，与光纤的缠绕拉力和方向有关，每次都有可能是不一样的。为了光纤行进方向的空间曲率半径，按照预定的设计精确分布，可以在点b到点e之间，预先放置预先成型的衬托物质。

一个实现预先成型的衬托物质，如图3所示点12与点b相连。衬托物质表面可以有一个凹槽11，使得缠绕的光纤准确的沿着这个凹槽行进。凹槽的空间曲率半径，可以是任何预定的分布。一个实现的分布是线性的，每个从内部层到外部层行进光纤的空间走向，都可以按照这个方法，做精确的设定。