一种用于三轴一体光纤陀螺仪的敏感环组件及其光纤陀螺仪的制作方法

本实用新型涉及光纤陀螺仪技术领域，更具体地，涉及一种用于三轴一体光纤陀螺仪的敏感环组件及其光纤陀螺仪。

背景技术：

航天器作为高新科技发展的标志，在我国的国防和经济建设中扮演着极为重要的角色，姿态及速度测量精度是航天器稳定可靠运行的前提，惯性器件及其组成的测量装置作为航天器的眼睛，它直接影响姿态控制系统的精度和性能。

光纤陀螺仪是以光导纤维线圈为基础的敏感元件，由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播。光传播路径的不同，决定了敏感元件的角位移。光纤陀螺仪与传统的机械陀螺仪相比，优点是全固态，没有旋转部件和摩擦部件，寿命长，动态范围大，瞬时启动，结构简单，尺寸小，重量轻。与激光陀螺仪相比，光纤陀螺仪没有闭锁问题，也不用在石英块精密加工出光路，成本相对较低。

现有技术中光纤陀螺仪多采用三轴独立工作设计方案，而敏感环组件作为光纤陀螺仪的核心组件，如何提高敏感环组件的热适应性以及在振动条件下稳定可靠至关重要，其直接影响着光纤陀螺仪的测试精度。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、便于装配的用于三轴一体光纤陀螺仪的敏感环组件。

本实用新型还提供一种包括上述敏感环组件的光纤陀螺仪。

本实用新型目的通过以下技术方案实现：

提供一种用于三轴一体光纤陀螺仪的敏感环组件,所述敏感环组件包括线圈、导线凹槽、波导和环托，线圈采用脱骨架方式粘接在环托上，所述环托为T型结构，内侧中部有用于承托波导的凸起以及支撑尾纤的导纤凸槽，外侧有用于安装的法兰结构及安装孔，中间为线圈粘接面。

本实用新型敏感环组件采用脱骨架方案，实现了组件化设计和安装，具有良好的结构互换性和热适应性,并且环托的设计加工简单，便于装配，装配后，可以保证波导尾纤和线圈尾纤共面且无悬垂尾纤存在，有利于保证敏感环组件装配后的性能在振动条件下稳定可靠。

进一步地，所述环托底部对应凸起部分为空心结构，实现轻量化。

本实用新型还提供一种包括上述用于三轴一体光纤陀螺仪的敏感环组件的光纤陀螺仪。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型敏感环组件采用脱骨架方案，实现了组件化设计和安装，具有良好的结构互换性和热适应性，环托加工简单、便于装配，并且为了实现轻量化，环托底部对应凸起部分为空心结构。

本实用新型敏感环组件装配后，可以保证波导尾纤和线圈尾纤共面且无悬垂尾纤存在，有利于保证敏感环组件装配后的性能在振动条件下稳定可靠，所述敏感环组件利用所述环托外侧的法兰固定，与本体结构上的内凹式腔室配合，可形成一个相对封闭的线圈工作环境，有利提高敏感环组件对环境温度变化的适应性。

附图说明

图1轻量化三轴一体光纤陀螺仪构示意图；

图2轻量化三轴一体光纤陀螺仪爆炸图。

图3本体主视图。

图4本体右视图。

图5本体左视图。

图6本体后视图。

图7本体俯视图。

图8本体仰视图。

图9本体结构示意图。

图10本体第一剖视图。

图11本体第二剖视图。

图12敏感环组件结构示意图。

图13环托结构示意图。

图14环托底部示意图。

其中，1-本体，2-第一敏感环组件，3-第二敏感环组件，4-第三敏感环组件，5-电连接器，6-前放板，7-主板，8-光源板，9-电源板，10-解算板，11-SLD光源，101-一分三耦合器，12-二分二耦合器，13-盖板，14-顶角，15-内凹式腔室，16-螺钉，17-加强筋，18-凹槽结构，19-凹槽结构，20-线圈，21-导线凹槽，波导22，23-环托，24-凸起，25-线圈粘结面，26-空心结构，61-光敏探测器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图12所示，本实施例提供一种用于三轴一体光纤陀螺仪的敏感环组件，所述敏感环组件包括线圈20、导线凹槽21、波导22和环托23，线圈21采用脱骨架方式粘接在环托23上；

如图13所示，环托23为T型结构，内侧中部有用于承托波导的凸起24以及支撑尾纤的导纤凸槽21，外侧有用于安装的法兰结构及安装孔，中间为线圈粘接面25；如图14所示，为了实现轻量化，环托底部对应凸起部分为空心结构26，通过上述设计环托23加工简单、便于装配。

本实施例敏感环组件采用脱骨架方案，实现了组件化设计和安装，具有良好的结构互换性和热适应性。

本实施例中敏感环组件装配后，可以保证波导尾纤和线圈尾纤共面且无悬垂尾纤存在，有利于保证敏感环组件装配后的性能在振动条件下稳定可靠，所述敏感环组件利用所述环托外侧的法兰固定。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种包括实施例1中所述用于三轴一体光纤陀螺仪的敏感环组件的光纤陀螺仪，所述敏感环组件数量为三个，分别为第一敏感环组件2、第二敏感环组件3、第三敏感环组件4，所述光纤陀螺仪还包括本体1、处理电路、光路器件和电连接器5，处理电路包括前放板6、主板7、光源板8、电源板9和解算板10，光路器件包括SLD光源11、1个一分三耦合器101和3个二分二耦合器12；

如图2所示，其中第一敏感环组件2、第二敏感环组件3、第三敏感环组件4位置正交固定连接于本体1的三个面上，其轴向分别为直角坐标系中的x、z、y轴，设有第一敏感环组件2的本体1安装面上还包括主板7，光源板8、SLD光源11，引依次叠放固定连接于与第一敏感环组件2相对的本体1安装面上，设有第二敏感环组件3的本体1安装面上还包括前放板6，前放板6上还设有多个光敏探测器61，电源板9固定连接于与第二敏感环组件3相对的本体1安装面上，并且电源板9还连接有电连接器5，解算板10、1个一分三耦合器101和3个二分二耦合器12依次叠放固定连接于与第三敏感环组件4相对的本体1安装面上。

本实施例中通过设置1个一分三耦合器101和3个二分二耦合器12，并且在前放板6上设置与二分二耦合器12相互适配的三个光敏探测器61，从而实现三个敏感环组件共用一个处理电路和一个光路器件，因而最大程度减少了电路板的布线面积，进而有效控制了整个陀螺仪的体积和功耗。

如图3～9所示，本实施例中本体1为一体成型的六面体结构，所述六面体结构上提供了位于四个侧面和上下端面的六个互不干扰的独立腔室，分别用于安装第一敏感环组件、第二敏感环组件、第三敏感环组件、处理电路、光路器件和电连接器，并且相互之间在空间上隔离，装配后具有良好的电磁兼容性。

如图10～11所示，本实施例中本体呈X型空间框架结构，独立腔室为内凹式腔体，具体为X型空间框架结构的四个顶角14中的任意两个顶角14之间形成了内凹式腔室15，从而形成四个侧面的内凹式腔室15，相应地在本体1的上下端面也设有相同的内凹式腔室15，从而形成六个互不干扰的独立腔室用于安装光纤陀螺仪的各个组件。

本实施例中内凹式腔室15通过上下两组螺钉16将盖板13固定在内凹式腔室15外，使得安装刚度大，抗震性能好，有利于在强振动条件下保持较高的测试精度，并且由于所有组件(尤其是敏感环组件)被盖板13完全封闭在内凹式腔室15内互不干扰，有利于改善线圈的工作环境，提高敏感环组件的热适应性。其中，用于封闭四个侧面和上下左右两个面的盖板13为平板结构或圆弧形结构，具体本实施例采用平板结构。

本实施例中为了提高结构强度，X型空间框架结构的顶角14的端面还设有加强筋17，在保证结构强度的同时最大程度减少重量，加强筋的中间为凹槽结构18，如图10所示，本实施例还在本体1内同样设置多个凹槽结构19，在保证不影响安装组件和结构强度的前提下，最大实现轻量化的设计。

将实施例中1所述的敏感环组件与本实施例中所述的本体结构上的内凹式腔室配合，可形成一个相对封闭的线圈工作环境，有利提高敏感环组件对环境温度变化的适应性。并且易于实现轻量化、结构刚度强、温度适应性好的三轴一体光纤陀螺仪，有利于在强振动条件下保持较高的测试精度。

本实施例轻量化三轴一体光纤陀螺仪实现了整机结构的轻量化设计，具有整机重量轻、尺寸小的优势，并且装配过程简单、电磁兼容性好，在强振动条件下具有优异的抗振性能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。