一种用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及光纤陀螺光纤环温度测试技术领域，特别涉及一种用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置。


背景技术：

2.光纤陀螺是基于萨格纳克效应原理的光纤角速度传感器，具有无机械活动部件、无预热时间、不敏感加速度、动态范围宽、数字输出、体积小等优点，是目前在惯性导航系统中所使用的主流陀螺仪之一，并已经广泛应用于车辆、船舶、航空飞机和空间飞行器等运载体。
3.光纤环是光纤陀螺的核心器件，其精度直接决定了光纤陀螺的最终精度。对光纤环的任何干扰都会引起光纤环内正向和反向传输光的非互易性，使光纤陀螺产生偏置漂移而降低光纤陀螺的精度。其中，环境温度对光纤陀螺测量精度的影响最为明显。为了确保光纤陀螺的全温精度，提高光纤陀螺的合格率，在光纤陀螺装配前，对光纤环进行温度试验评价其光纤环的温度指标是光纤环生产中的一项重要环节。
4.针对光纤陀螺光纤环温度试验，已公开专利cn100538309c提出了一种光纤陀螺中光纤环在线装置化测试装置；已公开专利cn111964659a提出了一种光纤陀螺光纤环温度测试与评价系统。这两个技术方案虽然给光纤陀螺光纤环温度试验提供了方案和标准，然而，二者只局限于光纤陀螺光纤环温度试验的方案，却没有提及用于光纤陀螺光纤环温度试验的装置，导致在实际应用中没有相应装置在实现上述光纤陀螺光纤环温度试验。
5.因此，用于光纤陀螺光纤环温度试验的装置是光纤陀螺光纤环温度试验的核心部件，根据实际需要，该装置的设计需要满足以下要求：1)该装置不仅作为试验容器让光纤环在温度试验设置的各种温度环境中工作，还需要体现光纤陀螺壳体本身的热设计对温度性能的影响；2)待测试的光纤环在该装置中应便于安装与拆卸，且在安装和拆卸过程不能受到损伤；3)该装置需要考虑光纤环尾纤的平滑走线，以避免测试过程中发生尾纤断裂的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种满足上述光纤陀螺光纤环温度试验中对装置的各项要求的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置。
7.为此，本实用新型技术方案如下：
8.一种用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置，包括自下而上依次设置的下盖、胶粘过渡板和上盖，以及y波导光学集成器和温度传感器；
9.下盖顶端设有开口的筒体，其中心处设有圆形上盖安装槽、周向上形成有一个环形的光纤环安装槽；胶粘过渡板为一块环形板，其内置在光纤环安装槽槽底；上盖由下柱形体、自下柱形体顶面边缘处沿轴向向上延伸形成的环形筒体、和内边缘固定在环形筒体顶端的上环形板构成，使上盖的下柱形体插装在下盖的上盖安装槽内时，其上环形板盖装在
光纤环安装槽的顶端开口处，使光纤环安装槽形成一个封闭的环形空间；在上盖的上环形板顶面的外边缘处和内边缘处分别设有外环状凸条和内环状凸条，使二者之间形成环形尾纤凹槽，且在外环状凸条上开设有一个与光纤环安装槽连通的尾纤出纤豁口i，在与尾纤出纤豁口i间距最远的内环状凸条上开设有尾纤出纤豁口ii，且尾纤出纤豁口ii两侧分别开设有与上盖安装槽连通的第一狭长尾纤固定槽和第二狭长尾纤固定槽；
10.y波导光学集成器包括内嵌在上盖上的y波导光学集成器主体，其上设有用于与被测光纤环的第一尾纤相连接的第一尾纤输入端子、与被测光纤环的第二尾纤相连接的第二尾纤输入端子和一个光学信号输出端子；
11.温度传感器包括内嵌在上盖上的温度传感器主体，其上设有电源地输入端子、电源输入端子和温度信号输出端子。
12.进一步地，在上盖的上环形板顶面的外边缘处和内边缘处分别设有外环状凸条和内环状凸条，使二者之间形成环形尾纤凹槽，且在外环状凸条上开设有一个与光纤环安装槽连通的尾纤出纤豁口，在与尾纤出纤豁口间距最远的内环状凸条上开设有尾纤出纤豁口，且尾纤出纤豁口两侧分别开设有与上盖安装槽连通的第一狭长尾纤固定槽和第二狭长尾纤固定槽。
13.进一步地，在上盖的上盖安装槽槽底对称设有两个圆柱形凸台，且自每个圆柱形凸台顶面均沿轴向向下开设有螺纹盲孔，以拧装螺钉作为上盖的提手。
14.进一步地，环形的光纤环安装槽的尺寸略大于被测光纤环的尺寸；胶粘过渡板的外径略大于被测光纤环的尺寸、内径略小于被测光纤环的尺寸。
15.进一步地，在下盖的底面上沿周向均布设有三个圆柱形凸台，且自每个圆柱形凸台底面沿轴向向上均开设有螺纹盲孔，使光纤环测试装置固定在温箱的安装板上且使下盖与安装板之间留有走线空间；自上盖开设有贯穿上盖和下盖的弧形通孔。
16.进一步地，上盖、胶粘过渡板和下盖均采用与被测光纤环所在光纤陀螺的壳体材料相同的材料制成；优选，上盖、胶粘过渡板和下盖均采用硬铝2a12制成。
17.与现有技术相比，该用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置的有益效果包括：
18.(1)本技术的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置弥补了本领域光纤陀螺光纤环温度试验装置的空白，且能够很好地模拟被测光纤环在实际光纤陀螺中的温度环境提出了一套兼具满足各类温度环境需要，同时还能体现光纤陀螺壳体本身的热设计对被测光纤环温度性能的影响；
19.(2)本技术的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置中，光纤环测试装置在结构中设计了胶粘过渡板，以提高被测光纤环安装与拆卸的便捷性，在狭小的空间拆卸被测光纤环时工具与胶粘过渡板碰触，避免了工具与被测光纤环的直接碰触，从而避免被测光纤环在拆卸时损坏；同时还在上盖为光纤环尾纤走线设计了尾纤出纤豁口、环形尾纤凹槽和狭长尾纤槽，充分考虑了光纤环尾纤的平滑走线，以避免尾纤断裂。
附图说明
20.图1为本实用新型的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置的分体结构图；
21.图2为本实用新型的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置的剖示图；
22.图3为本实用新型的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置中y波导光学集成器的
结构示意图；
23.图4为本实用新型的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置中被测光纤环第一尾纤走线示意图；
24.图5为本实用新型的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置中被测光纤环第二尾纤走线示意图；
25.图6为本实用新型的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置中温度传感器的结构示意图；
26.图7为本实用新型的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置中下盖的结构示意图；
27.图8为本实用新型的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置中上盖的结构示意图；
28.图9为本实用新型的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置的光纤环测试装置的机械组装的流程示意图。
29.其中，1、y波导光学集成器，101、y波导光学集成器主体，102、第一尾纤输入端子，103、第二尾纤输入端子，104、光学信号输出端子，2、温度传感器，201、温度传感器主体，202、电源地输入端子，203、电源输入端子，204、温度信号输出端子，3、上盖，4、被测光纤环，5、胶粘过渡板，6、下盖，7、第一尾纤，8、第二尾纤。
具体实施方式
30.下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
31.如图1所示，该用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置包括y波导光学集成器1、温度传感器2、上盖3、胶粘过渡板5和下盖6；下盖6、胶粘过渡板5和上盖3自下而上依次设置，y波导光学集成器1和温度传感器2设置在上盖3上。
32.如图2所示，下盖6为一顶端设有开口的筒体结构，在筒体内部还固定有一个环形隔板，环形隔板与筒体同轴设置，使筒体中心处形成有一个圆形上盖安装槽、周向上形成有一个环形的光纤环安装槽，且该环形的光纤环安装槽的尺寸略大于被测光纤环4的尺寸；
33.其中，在下盖6的底面上沿周向均布设有三个圆柱形凸台，且自每个圆柱形凸台底面上开设有螺纹盲孔，用于将该用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置以螺钉反拧的方式固定在温箱内的安装板上，以便进行温度测试；同时，该三个圆柱形凸台使下盖6底面与安装板之间各信号线的走线空间。
34.胶粘过渡板5作为提高被测光纤环4安装与拆卸的便捷性的结构，其具体为一块环形板，其内置在光纤环安装槽内；胶粘过渡板5的外径略大于被测光纤环4的尺寸、内径略小于被测光纤环4的尺寸，以实现其在狭小的空间拆卸被测光纤环4时，工具仅与胶粘过渡板5碰触，而不与被测光纤环4直接碰触，从而避免被测光纤环4在拆卸时发生损坏；
35.使用时，被测光纤环4的下平面通过胶水与胶粘过渡板5的上平面胶粘，继而将胶粘为一体的胶粘过渡板5和被测光纤环4再内置于下盖6的光纤环安装槽内，并将胶粘过渡板5的下平面通过胶水与光纤环安装槽槽底面胶粘，实现将胶粘过渡板5、被测光纤环4和下盖连接固定为一体；另外，胶粘过渡板5与被测光纤环4的整体轴向高度略低于光纤环安装槽的槽深，以避免上盖3碰到被测光纤环4。
36.上盖3由下柱形体、自下柱形体顶面边缘处沿轴向向上延伸形成的环形筒体、和内
边缘固定在环形筒体顶端的上环形板构成，使上盖3的下柱形体插装在下盖6的上盖安装槽内时，其上环形板盖装在光纤环安装槽的顶端开口处，使光纤环安装槽形成一个封闭的环形空间；其中，上盖3和下盖6之间通过自下柱形体顶面均布安装的三个沉头螺钉可拆卸固定为一体，同时使光纤环安装槽形成一个密闭空间；该密闭空间用于模拟被测光纤环4在实际光纤陀螺中的热环境，从而实现该装置不仅作为试验容器让被测光纤环4在温度试验设置的各种温度环境中工作，还能体现光纤陀螺壳体本身的热设计对被测光纤环4的温度性能影响的目的。
37.优选，为了更好的模拟光纤环在实际光纤陀螺中的温度环境，上盖3和下盖6均采用与实际的光纤陀螺的壳体材料相同的材料制成，即上盖3和下盖6均采用硬铝2a12制成。
38.作为本技术的一个优选技术方案，在上盖3的上环形板顶面的外边缘处和内边缘处分别设有外环状凸条和内环状凸条，使二者之间形成环形尾纤凹槽，且在外环状凸条上开设有一个与光纤环安装槽连通的尾纤出纤豁口i，在与尾纤出纤豁口i间距最远的内环状凸条上开设有尾纤出纤豁口ii，且尾纤出纤豁口ii两侧分别开设有与上盖安装槽连通的第一狭长尾纤固定槽和第二狭长尾纤固定槽，用于被测光纤环4的两根尾纤与y波导光学集成器1连接时的走线和固定。
39.作为本技术的一个优选技术方案，如图8所示，在上盖3的上盖安装槽槽底对称设有两个圆柱形凸台，且自每个圆柱形凸台顶面均沿轴向向下开设有螺纹盲孔，可用于拧上螺钉作为上盖3的提手，以提高装置的安装、拆卸的便捷性、以及尾纤走线的方便性。
40.y波导光学集成器1采用武汉长盈通光电技术股份有限公司生产的型号为ybd-13-2-m多功能集成光学器件，其内嵌在开设于在上盖3的下柱形体的顶面中心处的y波导光学集成器安装槽内；如图3所示，y波导光学集成器1包括y波导光学集成器主体101，其上设置有第一尾纤输入端子102、第二尾纤输入端子103和光学信号输出端子104；具体地，
41.y波导光学集成器主体101上开设有两个螺钉光孔，使两个平头螺钉通过y波导光学集成器1螺钉光孔与开设在上盖3的螺纹孔螺纹连接，将y波导光学集成器1固定于上盖3上；
42.第一尾纤输入端子102与被测光纤环4的第一尾纤7相连接，第二尾纤输入端子103与被测光纤环4的第二尾纤8相连接；使用时，如图4所示，将设置在下盖6的光纤环安装槽内的被测光纤环4的第一尾纤7通过上盖3的尾纤出纤豁口i引出，并沿开设于上盖3的环形尾纤凹槽左侧走纤，直至自上盖3的尾纤出纤豁口ii进入并固定在第一狭长尾纤固定槽内，其端部与y波导光学集成器1的第一尾纤输入端子102连接；接着，如图5所示，将被测光纤环4的第二尾纤8通过上盖3的尾纤出纤豁口i引出，并沿开设于上盖3的环形尾纤凹槽右侧走纤，直至自上盖3的尾纤出纤豁口ii进入并固定在第二狭长尾纤固定槽内，其端部与y波导光学集成器1的第二尾纤输入端子103连接；光学信号输出端子104上连接有光学信号传输光纤，一方面用于外界光源的光输入，另一方面用于光纤环内两束相向的光在y波导中产生的干涉光的输出。
43.温度传感器2采用型号为ds18b20的温度传感器，其内嵌在开设于上盖3的下柱形体顶面上的温度传感器安装槽内，并通过胶水将温度传感器2的下平面与温度传感器安装槽槽底面胶粘，以连接为一体；
44.如图6所示，温度传感器2包括温度传感器主体201，其上设置有电源地输入端子
202、电源 5v输入端子203和温度信号输出端子204。
45.如图9所示，该用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置的机械组装方法如下：
46.将被测光纤环4的下平面通过胶水与胶粘过渡板5的上平面胶粘；将胶粘为一体的胶粘过渡板5和被测光纤环4放置在开设于下盖6的光纤环安装槽内，将胶粘过渡板5的下平面通过胶水与开设于下盖6的光纤环安装槽的上平面胶粘；
47.将上盖3放置在开设于下盖6的上盖安装槽上并用三个沉头螺钉通过上盖3的三个沉头光孔与下盖6的螺纹孔螺纹连接将上盖3固定于下盖6上；
48.将温度传感器2放置在开设于上盖3的温度传感器安装槽内并通过胶水将温度传感器2的下平面与开设于上盖3的温度传感器安装槽上平面胶粘；
49.将y波导光学集成器1放置在开设于上盖3的y波导光学集成器件安装槽上并用两个平头螺钉通过y波导光学集成器1螺钉光孔和上盖3的螺纹孔螺纹连接将y波导光学集成器1固定于上盖3上；
50.对被测光纤环4的第一尾纤7进行熔接；对被测光纤环4的第二尾纤8进行熔接；对光学信号传输光纤进行熔接；将光学信号传输光纤熔接于在y波导光学集成器1的光学信号输出端子104上熔接光学信号传输光纤，以将其进而与实现光信号输入和输出的光路信号处理装置相连接；
51.将电源地输入电信号线焊接在温度传感器2的电源地输入端子202上，将电源 5v输入电信号线焊接在温度传感器2的电源 5v输入端子203上，将温度信号输出电信号线焊接在温度传感器2的温度信号输出端子204上；然后，如图7所示，将该三条电信号线穿过开设在上盖3和下盖6上的弧形通孔经由下盖下方的走线空间与外部的电路信号处理装置连接，实现信号传输。
52.测试时，将固定有被测光纤环的温度测试装置置于一定温度的恒温箱中，以模拟光纤陀螺在实际使用环境温度下的工作状态，然后向被测光纤环输入光信号并实时地对当前环境温度信号和由被测光纤环反馈出的光信号，进而通过数据分析得到被测光纤环的温度特性；测试完成后将粘接为一体的被测光纤环4、胶粘过渡板5和下盖6浸泡在除胶溶剂中，待固化胶水软化后拆下被测光纤环4。

技术特征：
1.一种用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置，其特征在于，包括自下而上依次设置的下盖(6)、胶粘过渡板(5)和上盖(3)，以及y波导光学集成器(1)和温度传感器(2)；其中，下盖(6)顶端设有开口的筒体，其中心处设有圆形上盖安装槽、周向上形成有一个环形的光纤环安装槽；胶粘过渡板(5)为一块环形板，其内置在光纤环安装槽槽底；上盖(3)由下柱形体、自下柱形体顶面边缘处沿轴向向上延伸形成的环形筒体、和内边缘固定在环形筒体顶端的上环形板构成，使上盖(3)的下柱形体插装在下盖(6)的上盖安装槽内时，其上环形板盖装在光纤环安装槽的顶端开口处，使光纤环安装槽形成一个封闭的环形空间；在上盖(3)的上环形板顶面的外边缘处和内边缘处分别设有外环状凸条和内环状凸条，使二者之间形成环形尾纤凹槽，且在外环状凸条上开设有一个与光纤环安装槽连通的尾纤出纤豁口i，在与尾纤出纤豁口i间距最远的内环状凸条上开设有尾纤出纤豁口ii，且尾纤出纤豁口ii两侧分别开设有与上盖安装槽连通的第一狭长尾纤固定槽和第二狭长尾纤固定槽；y波导光学集成器(1)包括内嵌在上盖(3)上的y波导光学集成器主体(101)，其上设有用于与被测光纤环(4)的第一尾纤(7)相连接的第一尾纤输入端子(102)、与被测光纤环(4)的第二尾纤(8)相连接的第二尾纤输入端子(103)和一个光学信号输出端子(104)；温度传感器(2)包括内嵌在上盖(3)上的温度传感器主体(201)，其上设有电源地输入端子(202)、电源输入端子(203)和温度信号输出端子(204)。2.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置，其特征在于，在上盖(3)的上盖安装槽槽底对称设有两个圆柱形凸台，且自每个圆柱形凸台顶面均沿轴向向下开设有螺纹盲孔，以拧装螺钉作为上盖(3)的提手。3.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置，其特征在于，环形的光纤环安装槽的尺寸大于被测光纤环(4)的尺寸；胶粘过渡板(5) 的外径大于被测光纤环(4)的尺寸、内径小于被测光纤环(4)的尺寸。4.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置，其特征在于，在下盖(6)的底面上沿周向均布设有三个圆柱形凸台，且自每个圆柱形凸台底面沿轴向向上均开设有螺纹盲孔；自上盖(3)开设有贯穿上盖(3)和下盖(6)的弧形通孔。5.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置，其特征在于，上盖(3)采用硬铝2a12制上盖，下盖(6)采用硬铝2a12制下盖；胶粘过渡板(5)采用硬铝2a12制环形板。

技术总结
本实用新型公开了一种用于光纤陀螺光纤环的温度测试装置，包括下盖、胶粘过渡板、上盖、Y波导光学集成器和温度传感器；其中，下盖与上盖形成的用于安置的壳体机构结构，不仅兼具满足各类温度环境需要，同时还能体现光纤陀螺壳体本身的热设计对被测光纤环温度性能的影响；胶粘过渡板的设计以提高被测光纤环安装与拆卸的便捷性，在狭小的空间拆卸被测光纤环时工具与胶粘过渡板碰触，避免了工具与被测光纤环的直接碰触，从而避免被测光纤环在拆卸时损坏；同时通过在上盖上设计用于光纤环尾纤出纤、走线和接线的豁口和凹槽，充分考虑了光纤环尾纤的平滑走线，以避免尾纤断裂。以避免尾纤断裂。以避免尾纤断裂。


技术研发人员：涂勇强 杨功流 张江源
受保护的技术使用者：厦门天宇丰荣科技有限公司
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/5/25