螺旋盘式光纤环绕制的关键技术研究

admin · 发表于 2022-9-28 21:06:34

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光纤陀螺具有动态范围大、抗电磁干扰、可靠性高等优点，被广泛应用于导航、制导与控制领域中。温度适应性是制约我国光纤陀螺工程化的瓶颈题目，核心部件光纤环对温度敏感，其周围温度场的不均匀变化引起的非互易性相移会使光纤陀螺零偏产生漂移，即Shupe误差。采用特殊的绕制方法使光纤环具有对称结构能够有效抑制Shupe误差，从而改善光纤陀螺的温度性能。本文以Shupe效应为基础，结合四极对称和免交叉绕法的优点，提出了一种螺旋盘式绕法。这种绕法相比传统四极对称绕法具有完全对称结构，并且避免光纤在跃层处产生交叉挤压。针对螺旋盘式绕环方式和工程化过程中的关键技术进行了一系列的理论分析和实验研究：1）建立光纤环的热学模型，定量计算光纤环的Shupe误差。结合光纤陀螺工作环境的温度载荷和边界条件，验证了模型建立的正确性。在此基础上，分析热流路径对不同绕环方式绕制光纤环Shupe误差的影响；2）建立了三种常用张力控制的数学模型，结合螺旋盘式绕环过程中的速度变化特点和张力值切换，仿真分析了不同条件下的张力控制效果，确定张力控制的最佳方案；3）计算光纤按螺旋线绕制成环时切点的位置，分析张力和绕制半径对切点偏移量的影响，设计光纤引导换向的具体操作步骤；4）搭建螺旋盘式绕环系统，重点设计张力信号检测电路，编写绕环控制软件；5）进行张力控制实验，绕制螺旋盘式光纤环，对光纤环性能进行测试。

螺旋盘式光纤环绕制的关键技术研究

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