本發(fā)明涉及一種傳感器的制備方法及傳感器，具體涉及一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法及采用該方法制備的光纖陀螺。

背景技術(shù)：

1、光纖陀螺儀(fibre?optic?gyroscope，亦稱光纖陀螺)是一種利用薩格奈克(sagnac)效應(yīng)測量角速度的傳感器。光纖陀螺以其結(jié)構(gòu)簡單、無運動部件、成本低等優(yōu)點，已成為慣性導航系統(tǒng)的首選角速度傳感器。目前高精度、小體積和高可靠性是光纖陀螺發(fā)展的趨勢。由于光纖陀螺內(nèi)的光器件(例如光纖環(huán))多采用膠粘的方式連接，其可靠性遠低于電子器件。提高陀螺可靠性一般途徑是光路冗余設(shè)計。例如采用四軸以上陀螺的方案替代三軸陀螺方案，對陀螺進行備份，增加其可靠性，但是該種方案需求陀螺數(shù)量多，增加了成本和體積；此外，還有采用雙光源的方案，因為光源是主要故障器件。

2、從陀螺實際使用情況來看，除了光源，其光路連接件、y波導、光纖環(huán)等受裝配影響、環(huán)境影響出現(xiàn)性能下降、斷纖等問題的概率同樣不能小覷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有三軸光纖陀螺易出現(xiàn)性能下降或斷纖的問題，而提供一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法及采用該方法制備的光纖陀螺。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是：

3、一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

4、步驟1、準備光纖環(huán)繞制工裝、光纖繞環(huán)設(shè)備、預(yù)設(shè)長度的主光纖和墊纖層光纖；

5、步驟2、使用光纖環(huán)繞制工裝和光纖繞環(huán)設(shè)備對主光纖和墊纖層光纖進行繞制和處理，得到由主光纖制得的主光纖環(huán)以及由墊纖層光纖制得的墊纖層環(huán)的組合體，且該組合體滿足：a、主光纖環(huán)位于墊纖層環(huán)的外側(cè)，b、主光纖環(huán)和墊纖層環(huán)的出纖方向和位置相同；

6、步驟3、準備一個圓環(huán)形的光纖環(huán)固定腔，光纖環(huán)固定腔的內(nèi)環(huán)側(cè)壁上帶有出纖口；將主光纖環(huán)和墊纖層環(huán)的組合體粘貼固定在光纖環(huán)固定腔內(nèi)；

7、步驟4、將主光纖環(huán)的兩根尾纖和墊纖層環(huán)的兩根尾纖從出纖口引出，在光纖環(huán)固定腔的中部分別按照不同的時針方向盤繞，且主光纖環(huán)的兩根尾纖和墊纖層環(huán)的兩根尾纖位于同一高度；

8、步驟5、準備第一集成光學調(diào)制器、第一1×2單模光纖耦合器、第一1×3單模光纖耦合器、第一光電探測器和摻鉺光纖光源，并將其按照預(yù)設(shè)的連接方式與主光纖環(huán)的兩根尾纖連接；

9、步驟6、準備第二集成光學調(diào)制器、第二1×2單模光纖耦合器、第二1×3單模光纖耦合器、第二光電探測器和sld光源，并將其按照預(yù)設(shè)的連接方式與墊纖層環(huán)的兩根尾纖連接；

10、步驟7、定義光纖環(huán)固定腔、第一1×2單模光纖耦合器、第一集成光學調(diào)制器、第二1×2單模光纖耦合器和第二集成光學調(diào)制器為器件組合體，將器件組合體安裝至光纖陀螺的第一圓形內(nèi)襯板上；

11、步驟8、重復(fù)執(zhí)行兩次步驟3～步驟7，區(qū)別在于：將得到的另外兩組器件組合體分別安裝至光纖陀螺的第二圓形內(nèi)襯板和第三圓形內(nèi)襯板上；

12、步驟9、在光纖陀螺的臺體上預(yù)設(shè)位置安裝摻鉺光纖光源、sld光源、第一1×3單模光纖耦合器、第二1×3單模光纖耦合器、三個第一光電探測器、三個第二光電探測器，最終得到冗余式三軸光纖陀螺。

13、進一步地，步驟1中所述的光纖環(huán)繞制工裝，包括圓形的第一擋板和第二擋板，以及設(shè)置在第一擋板和第二擋板之間的骨架，所述骨架的徑向截面為圓環(huán)，其兩端分別與第一擋板和第二擋板連接；在第二擋板的內(nèi)側(cè)壁外沿與骨架的外沿之間設(shè)置有弧狀的第一導纖槽和第二導纖槽，第一導纖槽和第二導纖槽用于導出墊纖層環(huán)的兩根尾纖。

14、進一步地，步驟2中所述的光纖繞環(huán)設(shè)備為繞環(huán)機，所述使用光纖環(huán)繞制工裝和光纖繞環(huán)設(shè)備對主光纖和墊纖層光纖進行繞制和處理具體為：

15、將光纖環(huán)繞制工裝通過螺釘固定在繞環(huán)機上，先沿著骨架的外壁繞制墊纖層環(huán)，繞制完成后，將墊纖層環(huán)的兩根尾纖分別從第一導纖槽4和第二導纖槽引出至第二擋板的外沿并使用膠帶固定，所述第一導纖槽和第二導纖槽的大小與墊纖層環(huán)的光纖相適配，使得尾纖放入后第二擋板的內(nèi)側(cè)面為平面；然后采用與繞制墊纖層環(huán)相同的方法在墊纖層環(huán)的外側(cè)繞制主光纖環(huán)，并使得主光纖環(huán)和墊纖層環(huán)的出纖方向和位置相同；最后對主光纖環(huán)和墊纖層環(huán)進行固化和脫骨架處理。

16、進一步地，步驟5具體為：

17、準備第一集成光學調(diào)制器、第一1×2單模光纖耦合器、第一1×3單模光纖耦合器、第一光電探測器和摻鉺光纖光源；其中第一集成光學調(diào)制器帶有兩根輸出尾纖和一根輸入尾纖，第一1×2單模光纖耦合器帶有一根公共端尾纖和兩根其他尾纖；將主光纖環(huán)的兩根尾纖與第一集成光學調(diào)制器的兩根輸出尾纖分別熔接，然后將第一集成光學調(diào)制器的輸入尾纖與第一1×2單模光纖耦合器的公共端尾纖熔接，最后將第一1×2單模光纖耦合器的兩根其他尾纖分別與第一1×3單模光纖耦合器的輸出端和第一光電探測器的輸入端連接，將第一1×3單模光纖耦合器的輸入端與摻鉺光纖光源的輸出端連接；

18、步驟6具體為：

19、準備第二集成光學調(diào)制器、第二1×2單模光纖耦合器、第二1×3單模光纖耦合器、第二光電探測器和sld光源；其中第二集成光學調(diào)制器帶有兩根輸出尾纖和一根輸入尾纖，第二1×2單模光纖耦合器帶有一根公共端尾纖和兩根其他尾纖；將墊纖層環(huán)的兩根尾纖與第二集成光學調(diào)制器的兩根輸出尾纖分別熔接，然后將第二集成光學調(diào)制器的輸入尾纖與第二1×2單模光纖耦合器的公共端尾纖熔接，最后將第二1×2單模光纖耦合器的兩根其他尾纖分別與第二1×3單模光纖耦合器的輸出端和第二光電探測器的輸入端連接，將第二1×3單模光纖耦合器的輸入端與sld光源的輸出端連接。

20、進一步地，步驟1中，所述主光纖的工作波長為1550nm，墊纖層光纖的工作波長為1310nm。

21、同時，本發(fā)明還提供了一種冗余式三軸光纖陀螺，其特殊之處在于：

22、根據(jù)上述一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法制備得到。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

24、1、本發(fā)明提供的一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法，不增加額外的光纖環(huán)模塊，不改變原有高精度光纖環(huán)模塊的大小，僅通過增加了一路光路作為備份光路，并通過將其與主光路的光器件共同設(shè)置在光纖環(huán)固定腔內(nèi)，實現(xiàn)光纖環(huán)模塊的冗余，使得光纖陀螺的性能更穩(wěn)定，并且降低了斷纖的風險，且具有體積小的優(yōu)點；

25、2、本發(fā)明提供的一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法，能根據(jù)實際陀螺臺體結(jié)構(gòu)靈活改變裝配方式；

26、3、本發(fā)明提供的一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法，主光纖的工作波長為1550nm，墊纖層光纖的工作波長為1310nm，具有成本低的優(yōu)點；

27、4、本發(fā)明提供的一種冗余式三軸光纖陀螺，其墊纖層環(huán)不但可作為保護層，還作為了備份光路的光纖環(huán)，制作簡單，裝配方便，極大地節(jié)約了陀螺內(nèi)的空間。

技術(shù)特征：

1.一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法，其特征在于：

6.一種冗余式三軸光纖陀螺，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種傳感器的制備方法及傳感器，為解決現(xiàn)有三軸光纖陀螺易出現(xiàn)性能下降或斷纖的問題，而提供一種冗余式三軸光纖陀螺的制備方法及采用該方法制備的光纖陀螺。方法包括：1、準備光纖環(huán)繞制工裝、光纖繞環(huán)設(shè)備、預(yù)設(shè)長度的主光纖和墊纖層光纖；2、繞制主光纖環(huán)和墊纖層環(huán)，得到二者的組合體；3、3、將主光纖環(huán)和墊纖層環(huán)二者的組合體固定在光纖環(huán)固定腔內(nèi)；4、將光纖環(huán)固定腔和相關(guān)的光學器件安裝至內(nèi)襯板上；5、重復(fù)執(zhí)行兩次步驟3～5，將不同的光纖環(huán)固定腔和光學器件安裝至對應(yīng)的另外兩個內(nèi)襯板上；6、安裝其余光學器件至預(yù)設(shè)位置，最終的得到冗余式三軸光纖陀螺。采用該方法制備的光纖陀螺具有體積小、成本低的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：江維,潘澤威,吝冰杰,洪偉,潘子軍,任賓
受保護的技術(shù)使用者：西安航天精密機電研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26