專利名稱：光纖式磁羅盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及采用光導(dǎo)纖維進行信號耦合的非接觸式磁羅盤，屬于方位測量技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)的磁羅盤有磁通門羅盤和電位計式磁羅盤等。磁通門羅盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝較難，檢測信號不宜遠(yuǎn)距離傳輸，信號處理也復(fù)雜。電位計式磁羅盤雖然體積小、制造成本低，但是，采用瞬時接通取樣，不能產(chǎn)生連續(xù)信號輸出，而且常摩擦接觸點的存在使測量誤差增大。同時，電位計式磁羅盤的檢測信號也不宜遠(yuǎn)距離傳輸。
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、方位信號非接觸式連續(xù)輸出和遠(yuǎn)距離傳輸以及信號處理簡便的磁羅盤，其設(shè)計思想是通過光導(dǎo)纖維進行磁方位測量信號的耦合與傳輸來實現(xiàn)的。
本實用新型所述的光纖式磁羅盤的主要部件有寶石軸尖支承的永磁體、粘接在永磁體上的導(dǎo)光光纖、環(huán)形體內(nèi)殼四周豎直密排的兩層光纖。豎直密排的兩層光纖分別用光學(xué)膠粘接成一體，并集中成兩束引出。內(nèi)層光纖與發(fā)光管相連，外層光纖與光電管相連。永磁體上導(dǎo)光光纖的兩端分別與內(nèi)層光纖和外層光纖耦合。發(fā)光管的光信號經(jīng)內(nèi)層光纖耦合到導(dǎo)光光纖，并經(jīng)導(dǎo)光光纖的另一端耦合傳輸?shù)酵鈱庸饫w，再傳遞到光電管，轉(zhuǎn)換成電信號。內(nèi)層光纖和外層光纖與導(dǎo)光光纖的耦合截面經(jīng)過加工處理，使光信號的傳輸強度隨圓周面上耦合點方位的增減而增減。永磁體及其粘接的導(dǎo)光光纖在地磁場中永指南北，導(dǎo)光光纖與內(nèi)層光纖和外層光纖的耦合點隨方位的變化而變化。這樣，不同的方位通過對光導(dǎo)纖維輸出的光強度變化測量出來，并由光電管輸出的電信號顯示。
本實用新型所涉及的光纖式磁羅盤，實現(xiàn)了磁方位信號的非接觸測量，測量信號為連續(xù)的模擬輸出或數(shù)字輸出，讀取方便，易于處理，還可以直接通過A／D轉(zhuǎn)換器與微機相連。該光纖式磁羅盤的磁方位信號測量分辨率高，優(yōu)于±1°，而且磁方位信號可通過光纖束遠(yuǎn)距離傳輸，不受電磁干擾的影響。
以下結(jié)合附圖進一步描述本實用新型所涉及的光纖式磁羅盤。


圖1為光纖式磁羅盤正視剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為光纖式磁羅盤俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1和圖2中，1－頂蓋，2－外殼，3－永磁鐵，4－導(dǎo)光光纖，5－軸承座，6－軸尖，7－軸尖座，8－內(nèi)殼，9－內(nèi)層光纖，10－外層光纖，11－輸入光纖束，12－輸出光纖束。
光纖式磁羅盤為圓柱體結(jié)構(gòu)，上部有一頂蓋(1)，頂蓋與環(huán)形外殼(2)為不透光體，密封安裝。磁羅盤的動體在圓柱體內(nèi)部，由永磁鐵(3)和導(dǎo)光光纖(4)組成。永磁鐵是兩條釹鐵硼永久磁條，用磁條架聯(lián)在一起，其中間部分固定有軸承座(5)。在軸承座(5)和永磁鐵(3)的上方粘接有導(dǎo)光光纖(4)。永磁鐵(3)安放在銥合金軸尖(6)上。軸尖(6)和軸尖座(7)可隨儀器殼體一起轉(zhuǎn)動方位，殼體內(nèi)部有透明阻尼液。軸尖座(7)和環(huán)形內(nèi)殼(8)連結(jié)在一起。內(nèi)殼(8)和外殼(2)之間豎直密排著兩層光纖。光纖的上端面形成環(huán)形圓周面。內(nèi)層光纖(9)環(huán)繞內(nèi)殼外壁，外層光纖(10)緊靠著外殼內(nèi)壁。內(nèi)層光纖(9)為輸入光纖，其下端集中成為輸入光纖束(11)，從圓柱體下部引出，并與發(fā)光管相連。外層光纖(10)為輸出光纖，其下端集中成為輸出光纖束(12)，從圓柱體下部引出，并與光電管相連。永磁鐵上粘接的導(dǎo)光光纖的兩個端面用光學(xué)樹脂處理成自聚透鏡型，分別與內(nèi)層光纖和外層光纖耦合。內(nèi)層光纖和外層光纖與導(dǎo)光光纖光絡(luò)耦合的端面經(jīng)過工藝處理，使其光傳輸強度隨圓周面的方位增減而增減。發(fā)光管與穩(wěn)壓電源連接，保證發(fā)光管的光輸出強度穩(wěn)定。發(fā)光管產(chǎn)生的光信號通過內(nèi)層光纖耦合傳遞到導(dǎo)光光纖，再由導(dǎo)光光纖耦合傳遞到外層光纖，然后傳遞給光電管。光電管與調(diào)放電路相連，輸出的光電信號經(jīng)調(diào)整放大后，直接由電壓表讀出模擬量，或者通過A／D電路進入測控微機中。
光纖式磁羅盤工作時，儀器殼體會隨測量載體轉(zhuǎn)動，在地磁場作用下永指南北的永磁體上粘接的導(dǎo)光光纖的兩端就分別與內(nèi)層光纖和外層光纖的圓周端面的不同點耦合，這樣，被測方位就通過由光纖傳輸?shù)墓鈴姸葯z測出來。
本實用新型所述的光纖式磁羅盤用于活動設(shè)備進行自動測向、定向，特別適于機器人、小型船只及海上浮標(biāo)等方面使用，制造工藝簡單，成本低，具有廣泛推廣應(yīng)用價值。
權(quán)利要求1.一種測量方位的磁羅盤，其特征在于利用與永磁鐵粘接的導(dǎo)光光纖傳輸?shù)墓鈴姸葋頊y量方位。
2.按照權(quán)利要求1所述的磁羅盤，其特征在于導(dǎo)光光纖的兩端分別與輸入光纖和輸出光纖的圓周端面相耦合。
3.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的磁羅盤，其特征在于導(dǎo)光光纖的兩個端面用光學(xué)樹脂處理成自聚透鏡型。
4.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的磁羅盤，其特征在于輸入光纖和輸出光纖沿羅盤內(nèi)殼外壁豎直排列，其端面成內(nèi)外兩個圓周面。
5.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的磁羅盤，其特征在于輸入光纖或輸出光纖與導(dǎo)光光纖相耦合的端面經(jīng)加工處理，使其耦合傳輸?shù)墓庑盘枏姸入S圓周面上耦合點方位的增減而增減。
6.按照權(quán)利要求1所述的磁羅盤，其特征在于永磁鐵由軸尖支持，并永指南北方向。
專利摘要一種利用光導(dǎo)纖維進行信號耦合以測量方位的磁羅盤，用于磁方位的非接觸式連續(xù)測量，數(shù)據(jù)讀取方便，易于處理，測量分辨率高，適于小型活動載體(如小型船只、浮標(biāo)等)上使用。
文檔編號G01C17/00GK2087330SQ9120458
公開日1991年10月23日 申請日期1991年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月28日
發(fā)明者宋成慶 申請人:國家海洋局環(huán)境保護研究所