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一种光纤陀螺组合

阅读：1044发布：2020-06-23

专利汇可以提供一种光纤陀螺组合专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种光纤陀螺组合，陀螺敏感组件相互独立安装，独立完成测试，任何一路陀螺敏感组件出现故障均可以单独拆卸，返修及更换，相较于传统三轴一体光纤陀螺维修性大大提高，在对1×3光纤耦合器进行光路熔接总装时，可以进行功率匹配，避免传统三轴一体光纤陀螺装配时造成的三轴光路损耗比不一致，SLD 光源安装在主体结构的侧面，尽可能地远离脱离敏感组件，热隔离技术既可以保证良好的散热空间和散热底面，又可以减小陀螺敏感组件受光源热辐射温度的影响，磁屏蔽结构件采用铁镍合金软磁材料全封闭包围技术，大大降低了外界磁场对光纤陀螺零偏的影响，提升了产品抗干扰能力。，下面是一种光纤陀螺组合专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光纤陀螺组合，其特征在于，包含：
主体结构，其具有多个安装面；
三个陀螺敏感组件，其相互正交安装在主体结构的三个安装面上，用以测量三正交轴向角速率输入；
SLD 光源，其安装在主体结构上，位于与陀螺敏感组件不同的安装面上；
1×3光纤耦合器，其安装在主体结构上，该1×3光纤耦合器分别通过光纤连接SLD光源和每一个陀螺敏感组件，用于将SLD光波信号进行三路均分并传输至三个陀螺敏感组件内；
光源驱动电路，其安装在主体结构上，该光源驱动电路通过电缆连接SLD光源和外部电源，对SLD光源进行稳定直流供电，用以保证SLD光源持续稳定的对外输出波长及功率稳定的光波信号。
2.如权利要求1所述的光纤陀螺组合，其特征在于，所述的陀螺敏感组件包含：
结构件环转接块，其固定在主体结构上；
磁屏蔽结构件，其固定安装在结构件环转接块上，用于减小电磁干扰；
脱骨架光纤环，其安装在磁屏蔽结构件内部；
Y波导集成光学相位调制器，其安装在磁屏蔽结构件内部，该Y波导集成光学相位调制器通过光纤连接脱骨架光纤环和1×2光纤耦合器，并电路连接陀螺控制电路；
1×2光纤耦合器，其安装在结构件环转接块上，该1×2光纤耦合器通过光纤连接Y波导集成光学相位调制器和1×3光纤耦合器；
陀螺控制电路，其安装在结构件环转接块上，该陀螺控制电路电路连接Y波导集成光学相位调制器、外部电源及陀螺信号接收端；
光电探测器，其安装在陀螺控制电路上，该光电探测器通过光纤连接1×2光纤耦合器。
3.如权利要求1所述的光纤陀螺组合，其特征在于，通过1×3光纤耦合器压板将1×3光纤耦合器与主体结构紧固连接。
4.如权利要求1所述的光纤陀螺组合，其特征在于，1×3光纤耦合器的输入尾纤与SLD光源的输出尾纤通过光纤熔接方式进行连接。
5.如权利要求1所述的光纤陀螺组合，其特征在于，光源挡板覆盖SLD光源，用以保护SLD光源及其输出尾纤免收机械摩擦和碰撞，光源挡板具有多个通孔，用以保证SLD光源散热不受影响。
6.如权利要求1所述的光纤陀螺组合，其特征在于，电缆压板覆盖电缆，防止三轴一体光纤陀螺在振动或冲击环境下出现线缆移位和磨损。
7.如权利要求2所述的光纤陀螺组合，其特征在于，探测器聚酰亚胺保护薄膜安装在光电探测器与陀螺控制电路之间，用以保证光电探测器各管脚及陀螺控制电路电路板焊点的绝缘特性。
8.如权利要求2所述的光纤陀螺组合，其特征在于，Y波导集成光学相位调制器两端输出尾纤与脱骨架光纤环两端尾纤通过光纤熔接方式进行连接，Y波导集成光学相位调制器的输入尾纤与1×2光纤耦合器的输入尾纤通过光纤熔接方式进行连接，Y波导集成光学相位调制器的正负电极两端与陀螺控制电路通过电缆焊接连接，用以实现陀螺闭环控制。
9.如权利要求2所述的光纤陀螺组合，其特征在于，通过1×2光纤耦合器压板将1×2光纤耦合器与结构件环转接块紧固连接。
10.如权利要求2所述的光纤陀螺组合，其特征在于，1×2光纤耦合器的输出尾纤与1×
3光纤耦合器的输出尾纤通过光纤熔接方式进行连接，光电探测器的输入尾纤与1×2光纤耦合器的输出尾纤通过光纤熔接方式进行连接。

说明书全文

一种光纤陀螺组合

技术领域

[0001] 本发明涉及光纤陀螺组合设计技术，尤其涉及一种敏感组件相互独立的三轴一体光纤陀螺组合。

背景技术

[0002] 光纤陀螺是一种全固态角速度传感器，主要基于Sagnac效应，具有启动快、使用寿命长、抗振动与冲击能力强和成本低等优势，目前在国内外航空、航天、航海及其它交通运输等领域得到越来越广泛的应用。

[0003] 传统的三轴一体光纤陀螺由于设计体积较小，设计时未能进行模块化设计，导致陀螺性能差，无法实现部分组件及部件的单元测试，整机出现故障难以进行模块化的拆卸返修等缺点。

[0004] 光纤陀螺在工作过程中，SLD 光源会产生热量，是主要热源。这些热量通过传导、辐射和对流会传递到三路光纤陀螺敏感组件而影响光纤陀螺的性能，特别是小型化光纤陀螺由于其传热路径短、热容量小和散热条件差容易受到热源的影响。

[0005] 光纤陀螺由于其自身特点会受外部磁场干扰，导致其零偏发生漂移，进一步影响产品导航精度。

发明内容

[0006] 本发明提供一种光纤陀螺组合，三轴向陀螺敏感组件安装及使用相互独立，可维修性强，可替换性好，温度适应性好，磁屏蔽性能高，工程实用性强。

[0007] 为了达到上述目的，本发明提供一种光纤陀螺组合，包含：

[0008] 主体结构，其具有多个安装面；

[0009] 三个陀螺敏感组件，其相互正交安装在主体结构的三个安装面上，用以测量三正交轴向角速率输入；

[0010] SLD光源，其安装在主体结构上，位于与陀螺敏感组件不同的安装面上；

[0011] 1×3光纤耦合器，其安装在主体结构上，该1×3光纤耦合器分别通过光纤连接SLD光源和每一个陀螺敏感组件，用于将SLD光波信号进行三路均分并传输至三个陀螺敏感组件内；

[0012] 光源驱动电路，其安装在主体结构上，该光源驱动电路通过电缆连接SLD光源和外部电源，对SLD光源进行稳定直流供电，用以保证SLD光源持续稳定的对外输出波长及功率稳定的光波信号。

[0013] 所述的陀螺敏感组件包含：

[0014] 结构件环转接块，其固定在主体结构上；

[0015] 磁屏蔽结构件，其固定安装在结构件环转接块上，用于减小电磁干扰；

[0016] 脱骨架光纤环，其安装在磁屏蔽结构件内部；

[0017] Y波导集成光学相位调制器，其安装在磁屏蔽结构件内部，该Y波导集成光学相位调制器通过光纤连接脱骨架光纤环和1×2光纤耦合器，并电路连接陀螺控制电路；

[0018] 1×2光纤耦合器，其安装在结构件环转接块上，该1×2光纤耦合器通过光纤连接Y波导集成光学相位调制器和1×3光纤耦合器；

[0019] 陀螺控制电路，其安装在结构件环转接块上，该陀螺控制电路电路连接Y波导集成光学相位调制器、外部电源及陀螺信号接收端；

[0020] 光电探测器，其固定安装在陀螺控制电路上，该光电探测器通过光纤连接1×2光纤耦合器。

[0021] 通过1×3光纤耦合器压板将1×3光纤耦合器与主体结构紧固连接。

[0022] 1×3光纤耦合器的输入尾纤与SLD光源的输出尾纤通过光纤熔接方式进行连接。

[0023] 光源挡板覆盖SLD光源，用以保护SLD光源及其输出尾纤免收机械摩擦和碰撞，光源挡板具有多个通孔，用以保证SLD光源散热不受影响。

[0024] 电缆压板覆盖电缆，防止三轴一体光纤陀螺在振动或冲击环境下出现线缆移位和磨损。

[0025] 探测器聚酰亚胺保护薄膜安装在光电探测器与陀螺控制电路之间，用以保证光电探测器各管脚及陀螺控制电路电路板焊点的绝缘特性。

[0026] Y波导集成光学相位调制器两端输出尾纤与脱骨架光纤环两端尾纤通过光纤熔接方式进行连接，Y波导集成光学相位调制器的输入尾纤与1×2光纤耦合器的输入尾纤通过光纤熔接方式进行连接，Y波导集成光学相位调制器的正负电极两端与陀螺控制电路通过电缆焊接连接，用以实现陀螺闭环控制。

[0027] 通过1×2光纤耦合器压板将1×2光纤耦合器与结构件环转接块紧固连接。

[0028] 1×2光纤耦合器的输出尾纤与1×3光纤耦合器的输出尾纤通过光纤熔接方式进行连接，光电探测器的输入尾纤与1×2光纤耦合器的输出尾纤通过光纤熔接方式进行连接。

[0029] 本发明相比传统三轴一体光纤陀螺相比，具有以下优点：

[0030] 三轴向陀螺敏感组件安装及使用相互独立，具有可维修性强、可替换性好的优点；巧妙的结构热隔离设计使得光源热辐射对陀螺敏感组件的影响降低，在无软件误差修正前提下具有很好的温度适应性；采用铁镍合金软磁材料全封闭包围技术降低陀螺零偏受磁场的影响，磁屏蔽性能更高，工程实用性较强。
附图说明

[0031] 图1是本发明的光纤陀螺组合在安装光源驱动电路之前的正面示意图。

[0032] 图2是本发明的光纤陀螺组合在安装光源驱动电路之后的正面示意图。

[0033] 图3是本发明的光纤陀螺组合的底面电缆压板位置示意图。

[0034] 图4是本发明的光纤陀螺组合在安装光源挡板之前的侧面示意图。

[0035] 图5是本发明的光纤陀螺组合在安装光源挡板之后的侧面示意图。

[0036] 图6是本发明的光纤陀螺组合的电路原理示意图。

[0037] 图7是本发明的光纤陀螺组合在安装陀螺控制电路之前的正面示意图。

[0038] 图8是本发明的光纤陀螺组合在安装陀螺控制电路之后的正面示意图。

具体实施方式

[0039] 以下根据图1～图8，具体说明本发明的较佳实施例。

[0040] 如图1～图6所示，本发明提供一种敏感组件相互独立的三轴一体光纤陀螺组合，包含：

[0041] 主体结构7，其具有多个安装面，包含且不局限于正面、背面、以及多个侧面；

[0042] 三个陀螺敏感组件1，其相互正交安装在主体结构7的三个安装面上，用以测量三正交轴向角速率输入；

[0043] SLD光源2，其安装在主体结构7上，位于与陀螺敏感组件1不同的安装面上；

[0044] 1×3光纤耦合器3，其安装在主体结构7上，该1×3光纤耦合器3分别通过光纤连接SLD光源2和每一个陀螺敏感组件1，用于将SLD光波信号进行三路均分并传输至三个陀螺敏感组件1内；

[0045] 光源驱动电路5，其安装在主体结构7上，该光源驱动电路5电路连接SLD光源2，对SLD光源2进行稳定直流供电，用以保证SLD光源2持续稳定的对外输出波长及功率稳定的光波信号。

[0046] 在本实施例中，一个陀螺敏感组件1安装在主体结构7的正面，另外两个陀螺敏感组件1安装于主体结构7的侧面，用以测量三正交轴向角速率输入。SLD光源2安装在主体结构7的侧面，SLD光源2的管壳底面与主体结构7的侧面紧贴并紧固连接，SLD光源2安装在主体结构7的侧面，既可以保证充足的散热空间，又可以远离陀螺敏感组件1，防止光源发热对陀螺敏感组件带来温度影响。1×3光纤耦合器3安装在主体结构7的正面，通过1×3光纤耦合器压板4将1×3光纤耦合器3与主体结构7紧固连接，1×3光纤耦合器3的输入尾纤与SLD光源2的输出尾纤通过光纤熔接方式进行连接。光源驱动电路5安装在主体结构7的正面，光源驱动电路5通过对外通信及供电用电连接器10与外部﹢5V稳压电源连接，光源驱动电路5通过电缆8与SLD光源2的管脚进行连接。光源挡板6安装在主体结构7的侧面，覆盖SLD光源2，用以保护SLD光源2及其输出尾纤免收机械摩擦和碰撞，光源挡板6上方有若干通孔，用以保证光源散热不受影响。电缆压板9安装在主体结构7上的多个位置，覆盖对外通信及供电用电连接器10的电缆，用以保护对外通信及供电用电连接器10的电缆，防止三轴一体光纤陀螺在振动或冲击环境下出现线缆移位和磨损。

[0047] 如图6～图8所示，所述的陀螺敏感组件1进一步包含：

[0048] 结构件环转接块18，通过螺钉与主体结构7紧固连接；

[0049] 磁屏蔽结构件12，其固定安装在结构件环转接块18上，用于减小电磁干扰；

[0050] 脱骨架光纤环11，其安装在磁屏蔽结构件12内部；

[0051] Y波导集成光学相位调制器13，其安装在磁屏蔽结构件12内部，该Y波导集成光学相位调制器13通过光纤连接脱骨架光纤环11和1×2光纤耦合器14，并电路连接陀螺控制电路20；

[0052] 1×2光纤耦合器14，其安装在结构件环转接块18上，该1×2光纤耦合器14通过光纤连接Y波导集成光学相位调制器13和1×3光纤耦合器3；

[0053] 陀螺控制电路20，其安装在结构件环转接块18上，该陀螺控制电路20电路连接Y波导集成光学相位调制器13；

[0054] 光电探测器16，其通过焊接固定安装在陀螺控制电路20上，该光电探测器16通过光纤连接1×2光纤耦合器14。

[0055] 在本实施例中，磁屏蔽结构件12安装在结构件环转接块18正面，磁屏蔽结构件12与结构件环转接块18紧固连接。脱骨架光纤环11安装在磁屏蔽结构件12内部，脱骨架光纤环11通过胶与磁屏蔽结构件12牢固粘接，磁屏蔽结构件12可极大减小光纤环在电磁干扰下的影响。Y波导集成光学相位调制器13安装在磁屏蔽结构件12内部，Y波导集成光学相位调制器13两端输出尾纤与脱骨架光纤环11两端尾纤通过光纤熔接方式进行连接，Y波导集成光学相位调制器13输入尾纤与1×2光纤耦合器14输入尾纤通过光纤熔接方式进行连接，Y波导集成光学相位调制器13正负电极两端与陀螺控制电路20通过双绞电缆焊接连接，用以实现陀螺闭环控制。1×2光纤耦合器14安装在结构件环转接块18正面，通过1×2光纤耦合器压板15将1×2光纤耦合器14与结构件环转接块18紧固连接，1×2光纤耦合器14输出尾纤与1×3光纤耦合器3输出尾纤通过光纤熔接方式进行连接。陀螺控制电路20安装在结构件环转接块18正面，陀螺控制电路20通过陀螺控制电路安装支柱19与结构件环转接块18紧固连接，陀螺控制电路20通过对外通信及供电用电连接器10与外部±5V稳压电源电源及陀螺信号接收端连接。光电探测器16通过焊接安装固定在陀螺控制电路20上，光电探测器16输入尾纤与1×2光纤耦合器14输出尾纤通过光纤熔接方式进行连接。探测器聚酰亚胺保护薄膜17安装在光电探测器16与陀螺控制电路20之间，用以保证光电探测器16各管脚及陀螺控制电路20电路板焊点的绝缘特性。

[0056] 本发明具有以下优点：

[0057] 1、陀螺敏感组件独立光路装配，在对1×3光纤耦合器进行光路熔接总装时，可以进行功率匹配，避免传统三轴一体光纤陀螺装配时造成的三轴光路损耗比不一致，导致三轴一体光纤陀螺组合其中某一轴向陀螺性能较差。

[0058] 2、陀螺敏感组件相互独立安装，独立完成测试，任何一路陀螺敏感组件出现故障均可以单独拆卸，返修及更换，相较于传统三轴一体光纤陀螺维修性大大提高。

[0059] 3、SLD光源安装在主体结构的侧面，尽可能地远离脱离敏感组件，热隔离技术既可以保证良好的散热空间和散热底面，又可以减小陀螺敏感组件受光源热辐射温度的影响。

[0060] 4、磁屏蔽结构件采用铁镍合金软磁材料全封闭包围技术，大大降低了外界磁场对光纤陀螺零偏的影响，提升了产品抗干扰能力。

[0061] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

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