專利名稱：一種用于光纖陀螺的可獨立封裝磁屏蔽敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光纖陀螺的可獨立封裝磁屏蔽敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)，它實現(xiàn)了對光纖線圈的獨立封裝和磁屏蔽防護。屬于慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖陀螺基于薩格奈克效應(yīng)，是慣性測量領(lǐng)域檢測角位移和角速度信號的主流敏感元件。作為光纖陀螺中最關(guān)鍵的敏感元件，由光纖繞制的敏感環(huán)線圈對溫度、電磁環(huán)境的要求隨著陀螺精度的提高而越發(fā)苛刻，因此對敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的封裝和防護設(shè)計必須滿足更高的標準。

發(fā)明內(nèi)容
1、目的本發(fā)明的目的是提供一種具有獨立封裝、可對內(nèi)部光纖線圈進行磁屏蔽防護、并具有良好溫度適應(yīng)性的光纖陀螺用敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)。2、技術(shù)方案本發(fā)明一種用于光纖陀螺的可獨立封裝磁屏蔽敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu),它是一種橫截面為類似長方形且具有向內(nèi)延展的內(nèi)法蘭圓環(huán)體結(jié)構(gòu)。見圖3，本發(fā)明的敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)包括了外部的磁屏蔽外殼、內(nèi)部的環(huán)骨架和繞制在環(huán)骨架上的光纖線圈三部分。所述環(huán)骨架為環(huán)形圓柱面結(jié)構(gòu)，包括了用于繞制光纖線圈的圓柱面，在其圓柱面二分之一高度處具有向內(nèi)水平延展并提供安裝基準的內(nèi)法蘭，并且內(nèi)法蘭上、下表面加工有用于定位磁屏蔽外殼的上、下?lián)跞Y(jié)構(gòu)，用于安裝整個敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的安裝孔和安裝凸臺；(該環(huán)骨架已有單獨的專利申請，其詳細結(jié)構(gòu)不再贅述。)所述磁屏蔽外殼包括了可拆分對扣的上殼體和下殼體兩部分，為頂部或底部開口的C型槽圓環(huán)面對扣結(jié)構(gòu)；上、下殼體的內(nèi)圓柱面具有相同的內(nèi)圓周面直徑，并且與所述環(huán)骨架內(nèi)法蘭上的擋圈外徑相等，可實現(xiàn)相對于環(huán)骨架的同心定位。在上殼體內(nèi)圓柱面端部、以及環(huán)骨架內(nèi)法蘭的擋圈上加工有供光纖線圈尾纖通過的過纖槽，將本發(fā)明的敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)裝配成型時，該磁屏蔽外殼與環(huán)骨架內(nèi)法蘭之間可通過焊接或者粘接方式固定成型，光纖線圈的尾纖可通過所述過纖槽引出，因而可形成對光纖線圈的獨立封裝，提高了本發(fā)明敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的適用性、簡化了裝配、運輸和儲存。所述光纖線圈是按照預(yù)定規(guī)則(如四極對稱繞法)、用光纖在環(huán)骨架上繞制而成的具有矩形橫截面的圓環(huán)體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)裝配成型后，光纖線圈的上、下側(cè)面和外圓周面、以及環(huán)骨架內(nèi)圓柱面與磁屏蔽外殼的內(nèi)表面之間具有厚度基本一致的空氣氣隙；敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)僅通過環(huán)骨架內(nèi)法蘭上的安裝凸臺與外部基準面接觸，因而最大程度的減少了外部溫度波動對線圈的影響，有效提高了敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的溫度適應(yīng)性。3、優(yōu)點及功效應(yīng)用本發(fā)明所述可獨立封裝的磁屏蔽敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)對內(nèi)部光纖線圈的完全磁屏蔽和獨立密封，同時最大程度減少了外部溫度變化對內(nèi)部線圈溫度場的影響，具有空間省、重量小、便于裝配和存貯的優(yōu)勢。


圖1是本發(fā)明的敏感環(huán)模塊的軸視圖。圖2是本發(fā)明的敏感環(huán)模塊的爆炸圖。圖3是本發(fā)明的敏感環(huán)模塊的局部剖視圖。圖中符號說明如下1.環(huán)骨架101.環(huán)骨架外圓柱面102.環(huán)骨架內(nèi)法103.環(huán)骨架安裝孔104.環(huán)骨架安裝凸臺105.內(nèi)法蘭擋圈
106.環(huán)骨架內(nèi)圓柱面 107.內(nèi)法蘭擋圈缺口2.光纖線圈3.磁屏蔽外殼31.上殼體311.上殼體外圓柱面312.上殼體內(nèi)圓柱面 313.上殼體過纖槽314.上殼體外圓角315.上殼體內(nèi)圓角32.下殼體321.下殼體外圓柱面322.下殼體內(nèi)圓柱面 323.下殼體外圓角324.下殼體內(nèi)圓角
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明的敏感環(huán)模塊的軸視圖。圖2是本發(fā)明的敏感環(huán)模塊的爆炸圖。圖3是本發(fā)明的敏感環(huán)模塊的局部剖視圖。本發(fā)明是一種適用于光纖陀螺的、可獨立封裝的敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)，具有良好的溫度適應(yīng)性，同時可以對內(nèi)部的光纖線圈進行完全的磁屏蔽防護。本發(fā)明一種用于光纖陀螺的可獨立封裝磁屏蔽敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2、圖3所示，其橫截面為類似長方形的且具有向內(nèi)延展的內(nèi)法蘭圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，它包括了作為整個模塊結(jié)構(gòu)安裝基礎(chǔ)的環(huán)骨架(I)、按照一定規(guī)則纏繞在環(huán)骨架(I)上的光纖線圈(2)，以及最外層起到磁屏蔽和封裝作用的磁屏蔽外殼(3 )。所述的環(huán)骨架(I)具有環(huán)狀的外圓柱面(101)，并且在其二分之一高度處具有向內(nèi)水平延伸的內(nèi)法蘭(102);進一步的，在內(nèi)法蘭(102)上加工有用于緊固敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的環(huán)骨架安裝孔(103)、以及作為安裝基準的環(huán)骨架安裝凸臺(104)，并且環(huán)骨架內(nèi)法蘭
(102)的上下表面加工有定位磁屏蔽外殼(3)用的內(nèi)法蘭擋圈(105)，以及用于引出尾纖用的內(nèi)法蘭擋圈缺口(107)。所述的環(huán)骨架外圓柱面(101)用于繞制光纖，和所述環(huán)骨架安裝凸臺(104 )保持垂直關(guān)系，和所述內(nèi)法蘭擋圈(105 )保持同心關(guān)系。所述的磁屏蔽外殼(3)包括了可對扣的上殼體(31)和下殼體(32)，并且上殼體
(31)為底部開口的C形槽圓環(huán)面結(jié)構(gòu)，下殼體(32)為頂部開口的C形槽圓環(huán)面結(jié)構(gòu)。在上殼體(31)的C型槽頂部具有上殼體外圓角(314)和上殼體內(nèi)圓角(315)，在下殼體(32)的C型槽底部具有下殼體外圓角(323)和下殼體內(nèi)圓角(324)，提高了可加工性。在上殼體(31)的上殼體內(nèi)圓柱面(312)端部加工有上殼體過纖槽(313)，其開口度與內(nèi)法蘭擋圈缺口(107) 一致。在進行本發(fā)明敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的裝配時，首先按照一定規(guī)則(本案例中采用四極對稱繞法)在環(huán)骨架(I)的環(huán)骨架外圓柱面(101)上進行光纖線圈(2 )的繞制，然后將下殼體(32)套入環(huán)骨架(I)下部。下殼體內(nèi)圓柱面(322)的內(nèi)徑和環(huán)骨架內(nèi)法蘭擋圈(105)的外徑具有相同的基本尺寸，因而保證了下殼體(32)與光纖線圈(2)的同心關(guān)系。將上殼體
(31)套入環(huán)骨架(I)上部，其上殼體內(nèi)圓柱面(312)的內(nèi)徑和環(huán)骨架內(nèi)法蘭擋圈(105)的外徑具有相同的基本尺寸，并且上殼體外圓柱面(311)的內(nèi)徑和下殼體外圓柱面(321)的外徑具有相同的基本尺寸，因而保證了上殼體(31)、下殼體(32)以及光纖線圈(2)的同心定位關(guān)系。裝配時使上殼體過纖槽(313)和內(nèi)法蘭擋圈缺口(107)對齊，光纖線圈(2)的尾纖沿著環(huán)骨架內(nèi)圓柱面(106)盤繞，并從過纖缺口 /過纖槽(107)、(313)中引出到環(huán)骨架內(nèi)法蘭(102)上。在確定了上殼體(31)、下殼體(32)以及環(huán)骨架(I)的上述定位關(guān)系后，對上殼體外圓柱面(311)和下殼體外圓柱面(321)之間的搭接部位，以及上殼體內(nèi)圓柱面(312)、下殼體內(nèi)圓柱面(322)和內(nèi)法蘭擋圈(105)之間的搭接部分進行焊接/粘接成型固定，即可實現(xiàn)對光纖線圈(2)的完全封裝。本發(fā)明所述的上殼體(31)和下殼體(32)采用磁屏蔽材料加工，環(huán)骨架(I)可以采用磁屏蔽材料也可以不采用磁屏蔽材料加工。當環(huán)骨架(I)也使用磁屏蔽材料、并且與磁屏蔽外殼(3)之間采用焊接成型時，即可實現(xiàn)對光纖線圈的完全磁屏蔽防護。并且，由于敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)是利用環(huán)骨架內(nèi)法蘭(102)進行安裝固定的，因施加緊固力而可能導(dǎo)致的磁屏蔽效能下降也僅限于環(huán)骨架內(nèi)法蘭(102)上的安裝孔(103)附近，對于包覆光纖線圈(2)的磁屏蔽回路，其磁屏蔽效能基本不受影響。本發(fā)明所述的環(huán)骨架內(nèi)法蘭(102)位于環(huán)骨架外圓柱面(101)的二分之一高度處，其厚度在滿足強度要求的前提下應(yīng)盡可能小。敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)裝配成型后，光纖線圈
(2)的頂面、底面和外側(cè)圓柱面、以及環(huán)骨架內(nèi)圓柱面(106)到上殼體(31)和下殼體(32)的C型槽內(nèi)表面之間具有厚度基本一致的空氣氣隙。將本發(fā)明所述敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)應(yīng)用于光纖陀螺組裝時，敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)僅通過環(huán)骨架內(nèi)法蘭(102)上的安裝凸臺(104)與外部安裝基準面接觸，因而最大程度的減少了外部溫度波動對內(nèi)部光纖線圈(2)的影響，有效提高了敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的溫度適應(yīng)性。本發(fā)明光纖陀螺敏感環(huán)模塊具有如下結(jié)構(gòu)特點(I)所述的敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)包括了環(huán)骨架、光纖線圈和可對扣的上下殼體，利用環(huán)骨架內(nèi)法蘭上的擋圈進行定位，通過粘接或者焊接方法成型，裝配工藝簡單。(2)所述敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的環(huán)骨架內(nèi)法蘭位于環(huán)骨架的二分之一高度處，并且所述光纖線圈與外側(cè)包覆結(jié)構(gòu)之間具有基本一致的空氣間隙，因而對環(huán)境溫度波動具有較好的適應(yīng)性。(3)所述敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)采用粘接或者焊接方法成型，并通過位于環(huán)骨架內(nèi)法蘭上的過纖槽引出尾纖，實現(xiàn)了獨立封裝和完全的磁屏蔽。(4)所述敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)利用環(huán)骨架內(nèi)法蘭進行安裝，進一步避免了陀螺裝配時緊固力對包覆光纖線圈的磁屏蔽回路的影響。
將本發(fā)明所述可獨立封裝的磁屏蔽敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)應(yīng)用于光纖陀螺的組裝時具有以下優(yōu)勢(I)實現(xiàn)了敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的獨立封裝，有利于實現(xiàn)模塊化的設(shè)計、儲存和裝配。(2)具有完全的磁屏蔽防護效能，受安裝緊固條件的影響小。(3)具有良好的環(huán)境溫度適應(yīng)性。
權(quán)利要求
1.一種用于光纖陀螺的可獨立封裝磁屏蔽敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)，其特征在于它是一種橫截面為類似長方形且具有向內(nèi)延展的內(nèi)法蘭圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，包括外部的磁屏蔽外殼、內(nèi)部的環(huán)骨架和繞制在環(huán)骨架上的光纖線圈三部分；所述環(huán)骨架為環(huán)形圓柱面結(jié)構(gòu)，包括用于繞制光纖線圈的圓柱面，在其圓柱面二分之一高度處具有向內(nèi)水平延展并提供安裝基準的內(nèi)法蘭，并且內(nèi)法蘭上、下表面加工有用于定位磁屏蔽外殼的上、下?lián)跞Y(jié)構(gòu)，用于安裝整個敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的安裝孔和安裝凸臺； 所述磁屏蔽外殼包括可拆分對扣的上殼體和下殼體兩部分，為頂部或底部開口的C型槽圓環(huán)面對扣結(jié)構(gòu)；上、下殼體的內(nèi)圓柱面具有相同的內(nèi)圓周面直徑，并且與所述環(huán)骨架內(nèi)法蘭上的擋圈外徑相等，實現(xiàn)相對于環(huán)骨架的同心定位；在上殼體內(nèi)圓柱面端部、以及環(huán)骨架內(nèi)法蘭的擋圈上加工有供光纖線圈尾纖通過的過纖槽，將該敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)裝配成型時，該磁屏蔽外殼與環(huán)骨架內(nèi)法蘭之間通過焊接或者粘接方式固定成型，光纖線圈的尾纖通過該過纖槽引出，因而形成對光纖線圈的獨立封裝；所述光纖線圈是按照預(yù)定規(guī)則用光纖在環(huán)骨架上繞制而成的具有矩形橫截面的圓環(huán)體結(jié)構(gòu)；該敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)裝配成型后，光纖線圈的上、下側(cè)面和外圓周面、以及環(huán)骨架內(nèi)圓柱面與磁屏蔽外殼的內(nèi)表面之間具有厚度一致的空氣氣隙；敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)僅通過環(huán)骨架內(nèi)法蘭上的安裝凸臺與外部基準面接觸，因而減少了外部溫度波動對線圈的影響，有效提高了敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)的溫度適應(yīng)性。
全文摘要
一種用于光纖陀螺的可獨立封裝磁屏蔽敏感環(huán)模塊結(jié)構(gòu)，它是一種橫截面為類似長方形且具有向內(nèi)延展的內(nèi)法蘭圓環(huán)體結(jié)構(gòu)，包括磁屏蔽外殼、環(huán)骨架和繞制在環(huán)骨架上的光纖線圈三部分；所述環(huán)骨架為環(huán)形圓柱面結(jié)構(gòu)，包括用于繞制光纖線圈的圓柱面，在其圓柱面二分之一高度處具有向內(nèi)水平延展并提供安裝基準的內(nèi)法蘭，并且內(nèi)法蘭上、下表面加工有用于定位磁屏蔽外殼的上、下?lián)跞鞍惭b孔和安裝凸臺；所述磁屏蔽外殼包括可拆分對扣的上殼體和下殼體兩部分，為頂部或底部開口的C型槽圓環(huán)面對扣結(jié)構(gòu)；所述光纖線圈是按照預(yù)定規(guī)則用光纖在環(huán)骨架上繞制而成的具有矩形橫截面的圓環(huán)體結(jié)構(gòu)；將本發(fā)明用于光纖陀螺的組裝，有利于實現(xiàn)模塊化的設(shè)計、儲存和裝配。
文檔編號G01C19/64GK102997906SQ20121056867
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者章博, 賈明, 宋凝芳 申請人:北京航空航天大學(xué)