專利名稱：實現(xiàn)消偏的光纖傳感線圈繞制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線圈繞制方法，尤其是涉及一種實現(xiàn)消偏的光纖傳感線圈繞制 方法。
技術(shù)背景光纖陀螺儀是基于Sagnac效應(yīng)的角速度傳感器，通過測量在同一光纖傳感 線圈沿相反方向傳輸?shù)膬墒猱a(chǎn)生的相位差，從而確定光纖陀螺儀所在平面的 角速度。千涉式光纖陀螺儀工藝已經(jīng)比較成熟，可以制作成各種精度的商品， 正在被逐步采用，逐漸替代了機械式陀螺儀。干涉式光纖陀螺儀是由光源、分 束器、偏振控制器件、光纖傳感線圈、光電檢測器構(gòu)成。為確保其測量精度， 要求在光纖傳感線圈內(nèi)傳輸?shù)墓饩哂休^高的偏振互易性。為了保證在光纖傳感 線圈內(nèi)傳輸光的偏振互易性，通常采用保偏光纖或采用消偏器。采用保偏光纖 繞制光纖傳感線圈是最佳的技術(shù)選擇，但保偏光纖價格昂貴，批量生產(chǎn)中不能 大幅度降低成本，尚不能被光纖陀螺廠家接受；采用普通光纖繞制光纖傳感線 圈并使用Lyot消偏器解決信號衰減的問題為大多數(shù)光纖陀螺廠家使用。采用 Loyt消偏器和普通光纖繞制光纖傳感線圈需要比較高質(zhì)量的Loyt消偏器，增加 了光纖陀螺儀的生產(chǎn)成本；同時Loyt消偏器和光纖傳感線圈是分離的，需要進 行焊接。這增加了焊點的數(shù)目，消弱了信噪比，影響了陀螺的可靠性與穩(wěn)定性。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)消偏的光纖傳感線圈繞制方法，能夠避免 使用Loyt消偏器，解決背景技術(shù)中存在的問題。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的1) 根據(jù)要繞制光纖傳感線圈的光纖直徑、層數(shù)、光纖傳感線圈的內(nèi)半徑、寬 度，確定繞制單模光纖長度，并根據(jù)要繞制光纖傳感線圈的繞法，確定繞制起 點的位置坐標。2) 根據(jù)光纖長度，設(shè)定為n段、每一段的扭轉(zhuǎn)量之比為N1、 N2、 ...Nn、 一 個滿足要繞制光纖傳感線圈層數(shù)和繞法的扭轉(zhuǎn)層數(shù)隊列Cl、 C2、 ... Cn，得到 每段的光纖扭轉(zhuǎn)速率N1/C1、 N2/C2、…Nn/Cn。3) 根據(jù)光纖傳感繞圈的繞法，計算出分段點D2、 D3、--所處的傳感繞圈層數(shù)。4)根據(jù)要繞制光纖傳感線圈的繞法，從繞制起點開始繞制，在繞第k層前，先判定要繞制光纖傳感線圈的第k層的繞制起點是不是分段點Di。若是分段點 Di，再判定將要繞制光纖處于該分段點的哪一側(cè)，若是左側(cè)，根據(jù)步驟2)中光 纖扭轉(zhuǎn)速率得到段i-l的扭轉(zhuǎn)速率Ni-l/Ci-l;若是左側(cè)，根據(jù)步驟2)中光纖扭轉(zhuǎn) 速率得到段i+l扭轉(zhuǎn)速率Ni+1/Ci+1;根據(jù)得到的扭轉(zhuǎn)速率并改變光纖扭轉(zhuǎn)方向繞制第k層，k=l時可選擇任一扭轉(zhuǎn)方向，直到第k層繞完；若不是分段點Di，則判定該點所處的扭轉(zhuǎn)光纖段i，根據(jù)扭轉(zhuǎn)光纖段i的扭轉(zhuǎn)速率隊列Ni/Ci，并以 段i扭轉(zhuǎn)方向繞制第k層，i=l時可選擇任一扭轉(zhuǎn)方向，直到該層繞完。繞完第 k層后，判定該光纖傳感線圈是否繞制完成，若未繞制完成，重復(fù)步驟4)，直到 繞制完成。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明提供了一種可以實現(xiàn)消偏的光纖傳感線圈，同時完成Loyt消偏器和 光纖傳感線圈的功能，簡化了系統(tǒng)，提高了穩(wěn)定性；而且由于不用使用Loyt消 偏器，降低了生產(chǎn)成本；避免了Loyt消偏器和光纖傳感線圈之間的連接損耗， 有利于提高使用系統(tǒng)的信噪比。


圖1本發(fā)明的沿光纖長度扭轉(zhuǎn)方向示意圖。 圖2本發(fā)明的繞制光纖傳感繞圈的方法。 圖3實施例中沿光纖長度扭轉(zhuǎn)方向示意圖。
具體實施方式
1) 根據(jù)要繞制光纖傳感線圈的光纖直徑、層數(shù)、光纖傳感線圈的內(nèi)半徑、寬 度，確定繞制單模光纖長度，并根據(jù)要繞制光纖傳感線圈的繞法，確定繞制起 點的位置坐標。2) 如圖1所示，根據(jù)光纖長度，設(shè)定為n段、每一段的扭轉(zhuǎn)量之比為N1、 N2、 ...Nn、一個滿足要繞制光纖傳感線圈層數(shù)和繞法的扭轉(zhuǎn)層數(shù)隊列C1、C2、... Cn，得到每段的光纖扭轉(zhuǎn)速率N1/C1、 N2/C2、 ...Nn/Cn。3) 根據(jù)光纖傳感繞圈的繞法，計算出分段點D2、 D3、--所處的傳感繞圈層數(shù)。4) 如圖3所示，根據(jù)要繞制光纖傳感線圈的繞法，從繞制起點開始繞制，在 繞第k層前，先判定要繞制光纖傳感線圈的第k層的繞制起點是不是分段點Di。 若是分段點Di，再判定將要繞制光纖處于該分段點的哪一側(cè)，若是左側(cè)，根據(jù) 步驟2)中光纖扭轉(zhuǎn)速率得到段i-l的扭轉(zhuǎn)速率Ni-l/Ci-l;若是左側(cè)，根據(jù)步驟2)中光纖扭轉(zhuǎn)速率得到段i+l扭轉(zhuǎn)速率Ni+l/Ci+l;根據(jù)得到的扭轉(zhuǎn)速率并 改變光纖扭轉(zhuǎn)方向繞制第k層，k-l時可選擇任一扭轉(zhuǎn)方向，直到第k層繞完； 若不是分段點Di，則判定該點所處的扭轉(zhuǎn)光纖段i，根據(jù)扭轉(zhuǎn)光纖段i的扭轉(zhuǎn)速 率隊列Ni/Ci，并以段i扭轉(zhuǎn)方向繞制第k層，i=l時可選擇任一扭轉(zhuǎn)方向，直到 該層繞完。繞完第k層后，判定該光纖傳感線圈是否繞制完成，若未繞制完成，重復(fù)步驟4)，直到繞制完成。結(jié)合實現(xiàn)消偏的光纖傳感線圈方法以四極子繞法為例，說明其具體實施方法(1) 由使用需求確定所繞光纖傳感線圈的層數(shù)為48層、光纖內(nèi)徑傳感線 圈為40毫米；并選擇直徑為250微米單模光纖，光纖傳感線圈寬度為20毫米， 則所繞光纖傳感線圈為lllO米。又由于采用四極子繞法，光纖繞制起點為被繞 光纖的中點。(2) 如圖2所示，選擇n等于3，每段扭轉(zhuǎn)量之比為48、 144、 336，考慮 到所繞光纖傳感線圈的層數(shù)為48層，繞制層數(shù)設(shè)為8、 16、 24，由每段的扭轉(zhuǎn) 量比例和繞制層數(shù)相除，得到每段的扭轉(zhuǎn)速率為6圈/米、9圈沐、14圈沐。(3) 根據(jù)四極子繞法，得到光纖扭轉(zhuǎn)方向改變的點D2是要繞制光纖傳感 繞圈由內(nèi)而外排列的第32與第33層的分界點，D3是光纖傳感線圈繞制起點。 由于繞制起點O是分段點D3，又知扭轉(zhuǎn)速率隊列為6、 9、 14，所以開始繞制 時，繞制起點D3兩側(cè)的光纖D3D2、 D3D4的扭轉(zhuǎn)速率分別為9圈/米、14圈/ 米。(4) 由被繞單模光纖的繞制起點D3開始繞制，繞制起點D3兩側(cè)的光纖 D3D1、D3D4由內(nèi)而外按照四極子繞法的次序排列，此排列順序可表示為D3D2、 D2D1、 D2D1、 D3D2...其中D3D2段光纖扭轉(zhuǎn)速率是9圈/米、D2D1段光纖 扭轉(zhuǎn)速率是14圈/米且D3D2、 D2D1兩層中光纖扭轉(zhuǎn)方向相反，上述單元依次 重復(fù)直到第33與第32層的分界點D2，排列順序變?yōu)镈1D2、 D2D3、 D2D3、 D1D2...其中D1D2段光纖扭轉(zhuǎn)速率是6圈/米、光纖扭轉(zhuǎn)方向與D3D2段光纖 扭轉(zhuǎn)光纖相反，如此重復(fù)直至最后一層。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)消偏的光纖傳感線圈繞制方法，其特征在于1)根據(jù)要繞制光纖傳感線圈的光纖直徑、層數(shù)、光纖傳感線圈的內(nèi)半徑、寬度，確定繞制單模光纖長度，并根據(jù)要繞制光纖傳感線圈的繞法，確定繞制起點的位置坐標。2)根據(jù)光纖長度，設(shè)定為n段、每一段的扭轉(zhuǎn)量之比為N1、N2、...Nn、一個滿足要繞制光纖傳感線圈層數(shù)和繞法的扭轉(zhuǎn)層數(shù)隊列C1、C2、...Cn，得到每段的光纖扭轉(zhuǎn)速率N1/C1、N2/C2、...Nn/Cn。3)根據(jù)光纖傳感繞圈的繞法，計算出分段點D2、D3、----所處的傳感繞圈層數(shù)。4)根據(jù)要繞制光纖傳感線圈的繞法，從繞制起點開始繞制，在繞第k層前，先判定要繞制光纖傳感線圈的第k層的繞制起點是不是分段點Di。若是分段點Di，再判定將要繞制光纖處于該分段點的哪一側(cè)，若是左側(cè)，根據(jù)步驟2)中光纖扭轉(zhuǎn)速率得到段i-1的扭轉(zhuǎn)速率Ni-1/Ci-1；若是左側(cè)，根據(jù)步驟2)中光纖扭轉(zhuǎn)速率得到段i+1扭轉(zhuǎn)速率Ni+1/Ci+1；根據(jù)得到的扭轉(zhuǎn)速率并改變光纖扭轉(zhuǎn)方向繞制第k層，k＝1時可選擇任一扭轉(zhuǎn)方向，直到第k層繞完；若不是分段點Di，則判定該點所處的扭轉(zhuǎn)光纖段i，根據(jù)扭轉(zhuǎn)光纖段i的扭轉(zhuǎn)速率隊列Ni/Ci，并以段i扭轉(zhuǎn)方向繞制第k層，i＝1時可選擇任一扭轉(zhuǎn)方向，直到該層繞完。繞完第k層后，判定該光纖傳感線圈是否繞制完成，若未繞制完成，重復(fù)步驟4)，直到繞制完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可以實現(xiàn)消偏的光纖傳感線圈繞制方法。組成光纖傳感線圈的單模光纖是扭轉(zhuǎn)的，光纖扭轉(zhuǎn)的方向和大小是變化的。光纖扭轉(zhuǎn)方向改變的點即分段點D2、D3…是光纖傳感線圈的層與層之間的分界點。D2、D3…將繞制光纖線圈的光纖D1Dn+1分成n段扭轉(zhuǎn)光纖D1D2、D2、D3…，其中任意兩段扭轉(zhuǎn)光纖的扭轉(zhuǎn)量之比大于2或小于0.5。本發(fā)明以實現(xiàn)消偏的光纖傳感線圈，同時完成Loyt消偏器和光纖傳感線圈的功能，簡化了系統(tǒng)，提高了穩(wěn)定性；而且由于不用使用Loyt消偏器，降低了生產(chǎn)成本；避免了Loyt消偏器和光纖傳感線圈之間的連接損耗，有利于提高使用系統(tǒng)的信噪比。
文檔編號G01C19/72GK101221047SQ20081005935
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者承 劉, 王冬云, 舒曉武, 苑魯超 申請人:浙江大學(xué)