[实用新型]一种用于光纤陀螺的光纤环

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种消除外界环境影响的光纤环，属于光学测量、光纤传感技术领域。特别是一种光纤陀螺用光纤环的设计制造。

背景技术

光纤陀螺是一种基于SAGNAC效应实现角速度测量的光学传感器，是继激光陀螺之后的第二代光学陀螺。在飞机导航、航天器制导、卫星定位、汽车导向、智能机器人、天文望远镜、飞机舰船导航、武器系统控制等诸多领域得到应用。

光纤环作为光纤陀螺核心器件，其温度、磁场等性能直接决定了光纤陀螺整机的性能。目前，针对光纤陀螺环境因素的影响，多采取光纤环四极对称绕法、无骨架光纤环、单层磁屏蔽等技术手段，一定程度上减小和降低了温度、磁场因素对光纤陀螺的性能影响，在中、低精度光纤陀螺产品中表现较好，但在高精度光纤陀螺应用中尚存在温度零偏漂移大、磁场零偏漂移大、温度应力漂移大等问题，阻碍了光纤陀螺向高精度和工程化阶段发展应用。

光纤环非常敏感，光纤环的绕制对光纤陀螺仪的性能影响很大。四极对称绕法由于对Shupe误差较好的抑制作用，被广泛应用于光纤环的绕制过程中。但是，现有光纤敏感环结构中，由于光纤环骨架的影响或者光纤直径的不均匀的问题，通常会导致绕制完成后，最外面两层光纤不能完全绕满的情况，也就是说绕完后光纤环的光纤层数不能满足4的整数倍，从而失去了四极对称绕法的优越性，误差信号甚至比二极对称绕法还要大，完全失去了四极对称绕法的优势，因此对Shupe误差的抑制性能较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对现有光纤环存在的上述问题，提供一种用于光纤陀螺的光纤环。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于光纤陀螺的光纤环，其特征在于：包括由内向外依次设置的光纤敏感环、磁屏蔽膜、蓄热层、磁屏蔽罩、隔热层；所述磁屏蔽罩包括磁屏蔽座和盖合在所述磁屏蔽座上的磁屏蔽盖；所述磁屏蔽罩为密闭结构，所述光纤敏感环的尾纤依次穿过所述磁屏蔽膜、磁屏蔽罩之后与光纤陀螺系统的Y波导尾纤连接。

由于磁屏蔽罩和磁屏蔽膜构成双层磁屏蔽结构，消除和衰减了到达光纤敏感环上的磁场强度，降低了磁场法拉第效应对光纤陀螺零偏的影响。通过设置蓄热层、隔热层，可以吸收外界或来自于光纤陀螺系统的热量，并使得温度梯度衰减，使得达到光纤敏感环上的温度变化将大大降低，减小和消除Shupe效应对光纤陀螺精度的影响。

进一步地，所述光纤敏感环(1)由四极对称绕法绕制得到，光纤敏感环(1)包含的光纤层数为4的倍数，光纤敏感环(1)的各层光纤的长度相等，且各层光纤不包含空隙。

四极对称绕法绕制得到的光纤环的温度误差为奇数层和偶数层的单位梯度误差交叉相减。由于本实用新型中对各层光纤长度精确度量，绕制得到的光纤敏感环各层光纤长度相等，且各层光纤不包含空隙，使光纤环绕制能够完全实现四极对称绕制。因此，光纤敏感环中，每四层光纤组成一个四极子，光纤敏感环的一个四极子为完整的四层光纤环。一个四极子包含第一层光纤、第二层光纤、第三层光纤、第四层光纤。且同一个四极子中，第四层光纤的温度误差与第一层光纤的温度误差之和与第二层光纤的温度误差与第三层光纤的温度误差之和相等，因此，可以实现最小的温度误差，可以对Shupe误差实现好的抑制作用。

进一步地，所述光纤敏感环由内层向外层高度逐渐减小。光纤敏感环的相邻两层中，内层的高度大于外层的高度。由于光纤敏感环由内向外的直径越来越大，因此，由内向外的光纤绕制一圈所需长度越来越大，因此，通过设置光纤敏感环由内向外高度逐渐减小，便于确保由内向外的光纤敏感环的各层光纤长度相同且各层光纤不包含空隙。所述光纤敏感环的断面的形状为梯形。即光纤敏感环由内向外形成斜面或坡面。

进一步地，所述磁屏蔽罩上设置有第一穿过结构，所述光纤敏感环的尾纤穿过所述第一穿过结构与光纤陀螺系统的Y波导尾纤连接，所述第一穿过结构上除所述尾纤之外的位置均被密封。

进一步地，磁屏蔽膜固定设置于所述磁屏蔽座上，所述磁屏蔽膜和光纤敏感环之间、所述磁屏蔽座和磁屏蔽膜之间均通过紫外固化胶进行固化。

进一步地，所述隔热层包括设置于外侧的铝箔和设置于内侧的沥青与玻纤的混合物。

通过设置铝箔，可以将大部分热量反射掉，减小温度对光纤敏感环的影响。

进一步地，所述蓄热层由蓄热材料构成,所述蓄热材料为相变材料。

进一步地，所述相变材料为石蜡或六水氯化钙。

进一步地，所述磁屏蔽膜的材料为纳米晶软磁合金或软铁或坡莫合金。