一种温控式光纤环模块的制作方法

本发明涉及光纤陀螺，具体涉及一种温控式光纤环模块。

背景技术：

光纤陀螺具有抗冲击、灵敏度高、寿命长、动态范围大、启动时间短等优点，已被广泛应用于惯性导航系统中。

温度问题是高精度光纤陀螺研制过程中的关键点，目前系统级的解决途径主要有温控和温补两种，温控可以在不要求快速启动和功耗的情况下最大限度的发挥光纤陀螺的精度优势，一般的惯性导航系统中，均采用了温控型光纤陀螺以提高其温度性能。

温控陀螺的结构需要进行仔细的设计以确保温控装置的加入不会影响陀螺的性能，现有的温控陀螺存在以下几个问题：

1)温控到温时间过长；

2)到温后保温电流过大；

3)光纤环受热不均匀导致的温控后性能下降。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的到温时间过长、保温电流过大以及光纤环受热不均匀的问题，而提供了一种温控式光纤环模块。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明的一种温控式光纤环模块，其特殊之处在于：包括磁屏蔽外壳，磁屏蔽外壳内安装有磁屏蔽骨架，磁屏蔽骨架内嵌有光纤环，磁屏蔽骨架的中部嵌有内衬板；其特征在于：还包括第一导热层、第二导热层、加热片、隔热层；

所述第一导热层设置于光纤环与磁屏蔽骨架的底部之间；

所述第二导热层包括一体设置的内导热层、外导热层、和底导热层；

所述内导热层设置于磁屏蔽骨架的内侧面；

所述外导热层设置于磁屏蔽骨架的外侧面；

所述底导热层设置于磁屏蔽骨架的底部与磁屏蔽外壳的底部之间；

所述加热片位于外导热层外；加热片通过硅橡胶粘接在外导热层上，加热片和外导热层之间不能有气泡；

所述隔热层包括一体设置的内隔热层、外隔热层和底隔热层；

所述内隔热层设置于内导热层外；

所述外隔热层设置于加热片外以及磁屏蔽骨架的顶面外；

所述底隔热层设置于底导热层与磁屏蔽外壳的底部之间。

进一步地，还包括隔热片；

所述隔热片位于内衬板的底部与磁屏蔽外壳的底部之间。

进一步地，还包括多个沿圆周方向均匀分布的钛合金螺钉；

所述钛合金螺钉的头部位于磁屏蔽骨架外部；

所述钛合金螺钉的螺杆部依次穿过磁屏蔽骨架顶面、内衬板、隔热片、磁屏蔽外壳后与外部台体固定连接；

所述钛合金螺钉的螺杆部外同轴套设有热缩套管；

所述钛合金螺钉头部与磁屏蔽骨架顶面之间设有弹垫和隔热垫圈。

进一步地，所述第一导热层和第二导热层采用石墨导热片或铜箔。

进一步地，所述隔热层的导热系数小于0.1w/m·k，厚度大于1mm。

进一步地，所述隔热层为聚氨酯泡沫。

进一步地，所述隔热片的导热系数小于1w/m·k。

进一步地，所述隔热片为环氧玻璃布板等隔热材料。

进一步地，所述隔热垫圈的导热系数小于1w/m·k。

进一步地，所述隔热垫圈为环氧玻璃布板等隔热材料。

本发明的有益效果是：

1.本发明在光纤环骨架的外设置了第二导热层，即在光纤环骨架的内侧面、外侧面及底面分别设置了一体结构的内导热层、外导热层及底导热层；又在外导热层外设置了加热片，当加热片进行加热时，第二导热层会使加热片的热量快速传递到磁屏蔽骨架的各个部位，之后通过设置在光纤环与磁屏蔽骨架底部之间的第一导热层，将热量均匀传递给光纤环底部；既有效减少了温控到温时间，又使得光纤环受热比较均匀，提高了温控性能；然后通过隔热层将光纤环、光纤环骨架、导热层以及加热片全部包裹，由此使得磁屏蔽骨架和外界环境隔离，使磁屏蔽骨架上的温度更均匀，并降低系统功耗。

2.本发明在内衬板的底面与磁屏蔽外壳之间还设置了隔热片，由此隔离了光纤环与外界环境之间的热传递。还通过钛合金螺钉将磁屏蔽骨架、内衬板以及隔热片固定于外部台体上，由此，当加热片加热时，光纤环模块温度升高，光纤环模块的温度势必将向外传递，而此时由于隔热层以及隔热片的存在，光纤环模块与外部台体之间的热传递只能通过钛合金螺钉传递，钛合金螺钉减小了光纤环模块与台体的接触面积，又由于钛合金螺钉为低导热材质，因此进一步降低了热量外散，提高了温控性能。

3.本发明在钛合金螺钉的头部与磁屏蔽骨架顶面之间设有隔热垫圈，减小了磁屏蔽骨架顶部向钛合金螺钉头部的热量传递，再一次提高温控性能。

附图说明

图1是本发明一种温控式光纤环模块沿其直径的截面结构示意图；

图2是本发明中光纤环底部至磁屏蔽外壳底部的局部放大示意图。

图中，1-磁屏蔽外壳，2-磁屏蔽骨架，3-光纤环，4-内衬板，5-第一导热层，6-第二导热层，61-内导热层，62-外导热层，63-底导热层，7-加热片，8-隔热层，81-内隔热层，82-外隔热层，83-底隔热层，9-隔热片，101-钛合金螺钉，102-热缩套管，103-弹垫，104-隔热垫圈。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种温控式光纤环模块作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种温控式光纤环模块，结合图1、图2所示，包括磁屏蔽外壳1、磁屏蔽骨架2、光纤环3、内衬板4、第一导热层5、第二导热层6、加热片7、隔热层8、隔热片9以及多个钛合金螺钉101；

磁屏蔽外壳1内安装有磁屏蔽骨架2，光纤环3通过环氧胶粘接在磁屏蔽骨架2的底面，磁屏蔽骨架2的中部嵌有内衬板4；内衬板用于安装耦合器和y波导；

第一导热层5设置于光纤环3与磁屏蔽骨架2的底部之间；第二导热层6包括一体设置的内导热层61、外导热层62、和底导热层63；内导热层61设置于磁屏蔽骨架2的内侧面；外导热层62设置于磁屏蔽骨架2的外侧面；底导热层63设置于磁屏蔽骨架的底部2与磁屏蔽外壳1的底部之间；

加热片7通过硅橡胶粘贴于外导热层62外；加热片和外导热层62之间不能有气泡；

隔热层8包括一体设置的内隔热层81、外隔热层82和底隔热层83；隔热层8为柔性隔热材料制作，隔热层8的导热系数小于0.1w/m·k，厚度大于1mm，可选用聚氨酯泡沫；内隔热层81设置于内导热层61外；底隔热层83设置于底导热层63与磁屏蔽外壳1的底部之间；外隔热层82设置于加热片外7以及磁屏蔽骨架2的顶面外。隔热片9位于内衬板4的底部与磁屏蔽外壳1的底部之间。

多个钛合金螺钉101沿内衬板的圆周方向均匀分布；钛合金螺钉101的头部位于磁屏蔽骨架2外部；钛合金螺钉101的螺杆部依次穿过磁屏蔽骨架2顶面、内衬板4、隔热片9、磁屏蔽外壳1后与外部台体11固定连接；钛合金螺钉101的螺杆部外同轴套设有热缩套管102；钛合金螺钉101头部与磁屏蔽骨架2顶面之间设有弹垫103和隔热垫圈104。

其中，第一导热层5和第二导热层6采用石墨导热片或铜箔或其他导热材料，导热层用来使加热片的热量快速传递到磁屏蔽骨架的各个部位。隔热片9和隔热垫圈104的导热系数小于1w/m·k，可以选用环氧玻璃布板等隔热材料。

本发明一种温控式光纤环模块，其工作原理如下：

本发明围绕着光纤环设置了两层导热层，即第一导热层和第二导热层，

两层导热层用于使加热片产生的热量快速且均匀的传递到光纤环；隔热层、隔热片、隔热垫圈、钛合金螺钉和热缩套管用于阻止加热片的热量向外扩散，减少陀螺的热平衡时间，降低系统温控功耗；磁屏蔽外壳和磁屏蔽骨架用于隔离外界磁场对光纤环的影响，提高陀螺的零位一致性。