[发明专利]一种多轴分体式光纤陀螺仪

说明书

技术领域

本发明涉及多轴光纤陀螺仪的技术领域，特别涉及一种多轴分体式光纤陀螺仪。

背景技术

光纤陀螺一问世就以其明显的优点，结构的灵活性以及诱人的前景，引起了世界上许多国家大学和科研机构的普遍重视，二十多年来获得了很大的进展。通过科研工作者们的努力，许多关键技术问题已经得到解决，特别在许多对精度与体积重量要求严格、环境恶劣的环境有着不可替代的作用。

光纤陀螺与机电陀螺或激光陀螺相比，具有显著特点：零部件少、无运动部件、仪器牢固稳定、具有较强的耐冲击和抗加速运动的能力；光纤线圈增长了激光束的检测光路，使检测灵敏度和分辨率比激光陀螺提高了好几个数量级；易于采用集成光路技术，信号稳定可靠，且可直接用数字输出，并与计算机接口联接；结构简单、价格低、体积小、质量小。

多轴光纤陀螺的集成度高，对安装精度和设计要求较高，易于造成光电器件的发热或者电磁对陀螺敏感光纤环的干扰。国内大多数研究机构和单位的光纤陀螺仪采用一体式设计，即采用将陀螺敏感单元与光源和信号处理单元集成，例如ZL200510063052.4和ZL200810115131.9，但这种方式不利于实现高精度抗干扰的光纤陀螺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决传统光纤陀螺仪结构复杂，消除发热器件对敏感光纤环的温度影响。本发明的目的在于提供一种多轴分体式光纤陀螺仪，将陀螺电路、光源等发热部分与敏感环路分开，并采用模块化结构，易于陀螺的集成和组装。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种多轴分体式光纤陀螺仪，由电路模块、光电复合缆模块和敏感环路模块三部分组成，其中电路模块和敏感环路模块通过光电复合缆模块连接在一起；

所述电路模块包括ASE光源、光耦合子模块、第1光探测器至第n光探测器以及信号处理子模块；ASE光源的输出尾纤与光耦合子模块输入端a端熔接，ASE光源的控制信号由信号处理模块输入；光耦合子模块的b输出端的n段尾纤分别与第1光探测器至第n光探测器熔接；第1光探测器至第n光探测器的输出接入信号处理子模块；光耦合子模块的c输出端的n段尾纤接有n个FC光纤连接器，信号处理子模块包括n个SMA射频接头，可以实现与光电复合缆模块即插式连接；

所述光电复合缆模块包层材料是PVC套管，在套管内n段光纤和n段信号线聚成一束，其中每段光纤还由聚合物软管作进一步保护，在套管两侧的出口端有n个FC光纤连接器，n段信号线在套管两侧的出口端有n个SMA射频接头；

所述敏感环路模块由第1单轴敏感环路子模块至第n单轴敏感环路子模块构成，n个FC光纤连接器和n个SMA射频接头可以实现与光电复合缆模块即插式连接，其中，每个单轴敏感环路子模块由Y波导相位调制器、光纤环、环骨架及其机械结构组成；FC光纤连接器与Y波导相位调制器的输入端相连，SMA射频接口与Y波导相位调制器控制信号端相连；光纤环所用光纤是保偏光纤、光子晶体光纤或单模光纤。

进一步的，电路模块、敏感环路模块和光电复合缆模块通过连接对应序号的FC光纤连接器和SMA射频接头可实现即插式连接。

进一步的，所述光耦合子模块包括一个波列分束器、第1光纤耦合器至第n光纤耦合器；其中，波列分束器输入端a与ASE光源熔接，波列分束器输出端的尾纤与第1光纤耦合器至第n光纤耦合器的A端熔接，第1光纤耦合器至第n光纤耦合器的c端接有n个FC光纤连接器，第1光纤耦合器至第n光纤耦合器的b端分别与第1光探测器至第n光探测器熔接。

进一步的，支撑光纤环的环骨架本体材料为胶木，该材料具有良好的机械特性和隔热性能，导热率小于0.1W/m·K。

进一步的，所述机械结构中上下盖部分分别由磁屏蔽层、隔热层、铝壳组成，其中：隔热层材料为聚四氟乙烯，采用喷涂的方式覆盖磁屏蔽层内壁，厚度大于0.5mm；铝壳外壁与隔热层内壁粘接为一体。

本发明多轴分体式光纤陀螺仪与现有技术相比的优点在于：

（1）、本发明利用分体式结构，物理隔离了发热器件和敏感光纤环，减小了温度分布的不均匀对陀螺精度的影响。

（2）、本发明利用共光源的方式增加系统的集成性，降低成本；通过光耦合模块实现一路输入多路等功率输出，系统结构紧凑。

（3）、本发明实现了模块化设计，利用光电复合缆模块实现敏感环路模块与电路模块的即插式快速连接，系统安装操作简便，模块具有良好的可替换性，系统整体布局简洁、可靠性高。

（4）、本发明支撑光纤环的环骨架部分采用胶木材料，该材料具有良好的机械特性和隔热性能，提高了系统的抗温度干扰能力。