一種光纖慣性測(cè)量組合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于慣性測(cè)量技術(shù)和慣性器件領(lǐng)域，具體涉及一種光纖慣性測(cè)量組合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]捷聯(lián)慣性測(cè)量組合(以下簡(jiǎn)稱慣組)是加速度計(jì)和陀螺儀及必要信號(hào)處理部件的組合，用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體(如車、船、飛機(jī)、航天器等)的加速度和角速度，完成制導(dǎo)與導(dǎo)航功能。隨著技術(shù)的發(fā)展，具備自標(biāo)定、自對(duì)準(zhǔn)功能的捷聯(lián)慣組(以下簡(jiǎn)稱“雙自”慣組)成為研究的熱點(diǎn)。
[0003]自標(biāo)定功能針對(duì)慣性器件本身參數(shù)隨時(shí)間不斷變化、必須定期拆下慣組在轉(zhuǎn)臺(tái)標(biāo)定這一導(dǎo)致維護(hù)復(fù)雜的特性，通過(guò)與慣組配合安裝雙軸(或三軸)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以特定的角速度和回轉(zhuǎn)路徑對(duì)慣組進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)免拆卸高效維護(hù)。自標(biāo)定功能主要依賴于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將相互固聯(lián)的部件設(shè)計(jì)為敏感內(nèi)核可雙軸回轉(zhuǎn)并可實(shí)現(xiàn)整機(jī)鎖緊的機(jī)構(gòu)；自對(duì)準(zhǔn)功能主要利用陀螺儀對(duì)地球自轉(zhuǎn)的敏感，通過(guò)在特定方位進(jìn)行回轉(zhuǎn)解算出北向來(lái)實(shí)現(xiàn)定向。自對(duì)準(zhǔn)功能同樣需要實(shí)現(xiàn)敏感內(nèi)核繞至少一個(gè)軸回轉(zhuǎn)并可實(shí)現(xiàn)整機(jī)鎖緊的機(jī)構(gòu)，自對(duì)準(zhǔn)精度極大受制于陀螺儀的精度。
[0004]在高精度慣性測(cè)量(主要以陀螺精度達(dá)0.001° /h水平為標(biāo)志)應(yīng)用領(lǐng)域，“雙自”慣組面臨著關(guān)鍵性制約因素。當(dāng)前高精度激光陀螺雖可滿足自對(duì)準(zhǔn)精度廣左右或更高的要求，但高精度激光陀螺成本高、體積大，導(dǎo)致慣組產(chǎn)品笨重、昂貴；光纖陀螺成本低廉，但光纖陀螺精度與體積參數(shù)高度相關(guān)，0.001° /h精度的光纖陀螺尺寸顯著大于0.1° /h-Ο.ΟΓ /h的光纖陀螺，為產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)小型化設(shè)計(jì)帶來(lái)很大困難，導(dǎo)致慣組回轉(zhuǎn)內(nèi)核過(guò)大，最終造成回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和整機(jī)體積過(guò)大。成本一定的前提下精度與體積的巨大沖突問(wèn)題，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種光纖慣性測(cè)量組合裝置，通過(guò)巧妙的布局和組合，在應(yīng)用高精度光纖陀螺、具備雙自慣組各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)上顯著減小慣組回轉(zhuǎn)內(nèi)核的體積，從根本上突破了低成本、高精度、小體積難以兼具的工程化應(yīng)用關(guān)鍵性難題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供一種光纖慣性測(cè)量組合裝置，包括慣組骨架、光纖尾纖盤繞板、三軸光纖陀螺部件、加速度計(jì)和鎖緊壓塊；
[0007]慣組骨架為一球形結(jié)構(gòu)，在球的一個(gè)軸兩端分別設(shè)有一個(gè)圓柱形轉(zhuǎn)軸凸臺(tái)，用于慣組整體在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安裝并確定一個(gè)回轉(zhuǎn)軸，與球上回轉(zhuǎn)軸正交的另一個(gè)軸兩端安裝鎖緊壓塊，用于慣組與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的鎖緊部件配合實(shí)現(xiàn)鎖緊；慣組骨架上端面設(shè)有光纖尾纖盤繞板；
[0008]慣組骨架內(nèi)開(kāi)設(shè)有環(huán)體組合安裝腔，環(huán)體組合安裝腔內(nèi)加工有環(huán)體組合安裝面；
[0009]三軸光纖陀螺部件包括三個(gè)光纖陀螺環(huán)體和光源與信號(hào)處理組件，三個(gè)光纖陀螺環(huán)體按照由大到小依次為外環(huán)體組合、中環(huán)體組合和內(nèi)環(huán)體組合，以環(huán)體組合安裝面作為安裝基準(zhǔn)面，三個(gè)環(huán)體組合相互正交地安裝于合安裝腔內(nèi)；光源與信號(hào)處理組件安裝于中環(huán)組合與慣組骨架之間的間隙內(nèi)；
[0010]外環(huán)組合、中環(huán)組合、內(nèi)環(huán)組合的光纖尾纖均從各自表面甩出，將距離光源與信號(hào)處理組件最近的中環(huán)組合作為中轉(zhuǎn)，將外環(huán)組合、內(nèi)環(huán)組合的光纖尾纖首先匯合到中環(huán)體組合，再一并經(jīng)尾纖盤繞板引入光源與信號(hào)處理組件；
[0011]加速度計(jì)的數(shù)量為三個(gè)，相互爭(zhēng)正交地且與三個(gè)環(huán)體組合分區(qū)地安裝在慣組骨架上;
[0012]慣組骨架兩端的轉(zhuǎn)軸凸臺(tái)中心開(kāi)有對(duì)外穿線孔，用于將三軸光纖陀螺部件和三個(gè)加速度計(jì)的信號(hào)線引出；在慣組骨架表面垂直于對(duì)外穿線孔的方向上，開(kāi)有走線孔，走線孔一端通向光纖陀螺或加速度計(jì)的線纜，另一端與對(duì)外穿線孔相貫，用于線纜在慣組骨架中穿行并到達(dá)轉(zhuǎn)軸凸臺(tái)的邊緣。
[0013]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采取了三軸光纖陀螺環(huán)體差異化設(shè)計(jì)和球體空間內(nèi)部件相互嵌入，能夠取得以下有益效果:
[0014]1、本發(fā)明慣性測(cè)量組合設(shè)計(jì)為球形，在為至少一個(gè)光纖陀螺環(huán)體提供足夠大尺寸空間、有利于保證精度的基礎(chǔ)上，慣性測(cè)量組合的輪廓球直徑僅僅略大于光纖陀螺最大環(huán)體的直徑，顯著減小了實(shí)現(xiàn)自標(biāo)定和自對(duì)準(zhǔn)功能所需的慣性測(cè)量組合回轉(zhuǎn)內(nèi)核的體積；
[0015]2、本發(fā)明慣性測(cè)量組合為光纖陀螺獨(dú)立設(shè)計(jì)了光源與信號(hào)處理組件的安裝空間，可實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)線圈與熱源的隔離，有利于采用高精度光源與電路組合方案，從而有利于光纖陀螺實(shí)現(xiàn)高精度，并提高自對(duì)準(zhǔn)精度；
[0016]3、本發(fā)明慣性測(cè)量組合回轉(zhuǎn)內(nèi)核為球形，可以球心為定點(diǎn)繞任意軸回轉(zhuǎn)，從而極大降低了為實(shí)現(xiàn)自標(biāo)定和自對(duì)準(zhǔn)功能所需回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度。結(jié)合以上幾條，有利于慣性測(cè)量組合在自標(biāo)定和自對(duì)準(zhǔn)功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高精度、小型化的統(tǒng)一；
[0017]4、本發(fā)明提供了光纖陀螺中光纖尾纖跨接不同的環(huán)體組件到達(dá)光源的光路過(guò)渡結(jié)構(gòu)，可以在操作簡(jiǎn)便的基礎(chǔ)上有效地保護(hù)光纖不因慣性測(cè)量組合承受振動(dòng)等力學(xué)環(huán)境導(dǎo)致?lián)p壞；
[0018]5、本發(fā)明中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件易于采用鑄件，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本；
[0019]6、本發(fā)明加速度計(jì)與光纖陀螺獨(dú)立分區(qū)安裝，易于維修；
[0020]7、本發(fā)明的加工與裝配簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明外觀正視圖；
[0022]圖2為本發(fā)明外觀軸測(cè)圖；
[0023]圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0024]圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖1 (隱去外殼);
[0025]圖5為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖2 (隱去外殼)；
[0026]圖6為本發(fā)明中慣組骨架的軸測(cè)圖1 ;
[0027]圖7為本發(fā)明中慣組骨架的軸測(cè)圖2 ；
[0028]圖8為本發(fā)明中慣組骨架一個(gè)方向的正視圖；
[0029]圖9為本發(fā)明中慣組骨架另一個(gè)方向的正視圖；
[0030]圖10為本發(fā)明中外殼外表面的軸測(cè)圖；
[0031]圖11為本發(fā)明中外殼內(nèi)表面的軸測(cè)圖；
[0032]圖12為本發(fā)明中光纖陀螺各組件的相對(duì)位置關(guān)系圖1 ;
[0033]圖13為本發(fā)明中光纖陀螺各組件的相對(duì)位置關(guān)系圖2 ;
[0034]圖14為本發(fā)明中內(nèi)環(huán)組合與中環(huán)組合的配合安裝軸測(cè)圖1 ;
[0035]圖15為本發(fā)明中內(nèi)環(huán)組合與中環(huán)組合的配合安裝軸測(cè)圖2 ;
[0036]圖16為本發(fā)明中尾纖盤繞板的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖；
[0037]圖17為本發(fā)明中鎖緊壓塊的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖；
[0038]圖18為本發(fā)明中鎖緊壓塊的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0039]圖19為本發(fā)明中光纖尾纖從內(nèi)環(huán)到中環(huán)的光路說(shuō)明圖；
[0040]圖20為本發(fā)明中光纖尾纖從外環(huán)經(jīng)中環(huán)到光源的光路說(shuō)明圖。
[0041 ]圖中:
[0042]1-慣組骨架2-外殼甲3-外殼乙4-鎖緊壓塊
[0043]5-外環(huán)組合6-中環(huán)組合7-內(nèi)環(huán)組合8-Y波導(dǎo)9_尾纖盤繞板
[0044]10-光源與信號(hào)處理組件11-陀螺信號(hào)處理板12-探測(cè)器
[0045]13-加速度計(jì)14-光纖引導(dǎo)塊
[0046]21-環(huán)體組合安裝面22-環(huán)體組合安裝腔23-外環(huán)組合安裝槽
[0047]24-中環(huán)組合安裝槽25-內(nèi)環(huán)組合安裝槽26-外環(huán)組合安裝螺紋孔
[0048]27-中環(huán)組合安裝螺紋孔28-鎖緊壓塊安裝槽
[0049]29-外罩環(huán)向安裝螺紋孔30-外罩軸向安裝螺紋孔
[0050]31-外罩環(huán)向安裝槽32-外罩軸向安裝凸臺(tái)33-尾纖盤繞板安裝面
[0051]34-轉(zhuǎn)軸凸臺(tái)35-對(duì)外穿線孔36-走線孔37-加速度計(jì)安裝槽