一种能提升光纤陀螺中零偏对称性的光纤环及其测试、评估方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114136302A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111421499.X(22)申请日2021.11.26(71)申请人重庆华渝电气集团有限公司地址401120重庆市渝北区龙山路68号(72)发明人陈来柱何昆牟恩平(74)专利代理机构重庆博凯知识产权代理有限公司50212代理人刘桢(51)Int.Cl.G01C19/72(2006.01)权利要求书2页说明书4页(54)发明名称一种能提升光纤陀螺中零偏对称性的光纤环及其测试、评估方法(57)摘要本发明公开了一种能提升光纤陀螺中零偏对称性的光纤环及其测试、评估方法，选取全温热膨胀系数及变化趋势相近的金属材料A、粘环胶材料B和光纤环圈材料C装配为光纤环，使光纤环具有一致的热机械性能。本发明通过选取全温热膨胀系数及变化趋势相近的金属材料A、粘环胶材料B和光纤环圈材料C装配为光纤环，使光纤环具有一致的热机械性能，可以显著地提升光纤陀螺在升温过程和降温过程中的零偏对称性，使得光纤陀螺在温度变化环境中的零偏更加稳定，从而提升光纤陀螺的环境适应性，最终实现光纤陀螺在更多的领域得到广泛应用的目标。CN114136302ACN114136302A权利要求书1/2页1.一种能提升光纤陀螺中零偏对称性的光纤环，其特征在于，选取全温热膨胀系数及变化趋势相近的金属材料A、粘环胶材料B和光纤环圈材料C装配为光纤环，使光纤环具有一致的热机械性能。2.根据权利要求1所述能提升光纤陀螺中零偏对称性的光纤环，其特征在于，金属材料A、粘环胶材料B和光纤环圈材料C的全温热膨胀系数需满足以下条件：a)任一材料在升温、降温段的热膨胀系数对称度处于0.9～1.1之间；b)任两种材料在升温、降温段的热膨胀系数对称度差异不大于100ppm。3.一种光纤环测试方法，其特征在于，用于测量权利要求1～2任一所述光纤环，包括如下步骤：步骤1：利用金属材料A、粘环胶材料B和光纤环圈材料C分别制备为多个材料样品；步骤2：分别将样品置于热膨胀系数测试仪中，设定测试温度范围和升温、降温过程，启动热膨胀系数测试仪，采集测试过程中的温度T和样品长度L，得到样品热膨胀系数；步骤3：提取采集到的温度和样品长度数据，进行数据处理，得到光纤环样品热膨胀系数、热膨胀系数对称度及热膨胀系数对称度差异。4.根据权利要求3所述光纤环材料热膨胀系数、热膨胀系数对称度及热膨胀系数对称度差异的测试方法，其特征在于，步骤3中，数据处理过程如下：步骤a：求取各个样品在升温、降温过程中任意两个温度之间的热膨胀系数对称度α，定义热膨胀系数对称度公式：(L12‑L11)/(T12‑T11)＝α×(L22‑L21)/(T22‑T21)，T11、T12为升温过程中任意两个时刻的温度，单位为℃；T21、T22为降温过程中与T11、T12相同的温度，单位为℃；L11为样品在升温过程中T11时刻的长度，单位为m；L12为样品在升温过程中T12时刻的长度，单位为m；L21为样品在降温过程中T21时刻的长度，单位为m；L22为样品在降温过程中T22时刻的长度，单位为m。步骤b：求取任两种材料在升温、降温段的热膨胀系数对称度差异β，求取公式如下：|(α1‑α2)/(α1+α2)|＝β1，|(α2‑α3)/(α2+α3)|＝β2，|(α1‑α3)/(α1+α3)|＝β3，β＝MAX[β1，β2，β3]，α1为样品A在升温、降温段的热膨胀系数对称度；α2为样品B在升温、降温段的热膨胀系数对称度；α3为样品C在升温、降温段的热膨胀系数对称度；β1为样品A、B在升温、降温段的热膨胀系数对称度差异；β2为样品B、C在升温、降温段的热膨胀系数对称度差异；β3为样品A、C在升温、降温段的热膨胀系数对称度差异；β为样品A、B、C在升温、降温段中的最大热膨胀系数对称度差异。5.一种光纤陀螺的光纤环在升温和降温过程中零偏对称性的评估方法，其特征在于，用于评估权利要求1～2任一所述光纤环在升温和降温过程中的零偏对称性，包括如下内2CN114136302A权利要求书2/2页容：(1)任两种材料在升温、降温段的热膨胀系数对称度差异β≤100ppm时，光纤陀螺升温和降温过程零偏对称性最优，为A级；(2)任两种材料在升温、降温段的热膨胀系数对称度差异β≤200ppm时，光纤陀螺升温和降温过程零偏对称性良好，为B级；(3)任两种材料在升温、降温段的热膨胀系数对称度差异β≤500ppm时，光纤陀螺升温和降温过程零偏对称性一般，为C级；(4)任两种材料在升温、降温段的热膨胀系数对称度差异β>500ppm时，光纤陀螺升温和降温过程零偏对称性差，为D级。3CN114136302A说明书1/4页一种能提升光纤陀螺中零偏对称性的光纤