葛双超,杨瑞峰,郭晨霞

(1.中北大学仪器与电子学院,山西 太原 030051；2.山西省自动化检测装备与系统工程技术研究中心,山西 太原 030051)

1 引 言

光纤陀螺(FOG)是一种能够精确测量运动物体方位的新型惯性导航仪[1],具有检测精度高、响应速度快、抗冲击性强、体积小、重量轻等诸多优点,在低精度民用航空、高精度军用设备以及超高精度航空航天导航系统等多个领域都具有重要应用[2]。

FOG以光纤环(FOC)为核心敏感元件,由激光源发射出的光线朝两个方向沿FOC传播,通过两束光之间的相位差来测量运动物体的旋转角速度。根据Sagnac效应,FOG测量灵敏度与绕制FOC的光纤长度成正比。另外,FOC结构互易性和稳定性直接影响FOG的测量精度[3]。高水平的制环技术一直受到国外技术封锁,制约了国内光纤陀螺的研发及其应用。

环境温度发生变化时,光纤环内会产生温度梯度,进而引起沿光纤环的反向传播的两束光波之间产生相移,这种热至非互易性相移称为SHUP效应,为抑制该误差常用对称四级绕法制备光纤环。该绕法存在跨层换纤,导致边缘光纤匝易挤压变形,出现叠丝、塌陷等绕制缺陷[4]。目前有效解决这类工艺问题的方法是人工边缘控制,所以国内光纤环生产效率偏低,一台绕纤设备需要配备十几名操作者来进行过程控制和边缘调整,极大限制了高水平光纤陀螺的发展。

为解决上述问题,本文分析了边缘非对称四级FOC的SHUP误差和相位偏移,提出了自动化边缘非对称四级FOC绕制方法,并进行了实际绕环实验验证。……