一種光纖慣性測量組合裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于慣性測量技術和慣性器件領域，具體涉及一種光纖慣性測量組合裝置。
【背景技術】
[0002]捷聯慣性測量組合(以下簡稱慣組)是加速度計和陀螺儀及必要信號處理部件的組合，用于測量運動載體(如車、船、飛機、航天器等)的加速度和角速度，完成制導與導航功能。隨著技術的發展，具備自標定、自對準功能的捷聯慣組(以下簡稱“雙自”慣組)成為研究的熱點。
[0003]自標定功能針對慣性器件本身參數隨時間不斷變化、必須定期拆下慣組在轉臺標定這一導致維護復雜的特性，通過與慣組配合安裝雙軸(或三軸)回轉機構，以特定的角速度和回轉路徑對慣組進行旋轉調制來實現免拆卸高效維護。自標定功能主要依賴于結構設計，將相互固聯的部件設計為敏感內核可雙軸回轉并可實現整機鎖緊的機構；自對準功能主要利用陀螺儀對地球自轉的敏感，通過在特定方位進行回轉解算出北向來實現定向。自對準功能同樣需要實現敏感內核繞至少一個軸回轉并可實現整機鎖緊的機構，自對準精度極大受制于陀螺儀的精度。
[0004]在高精度慣性測量(主要以陀螺精度達0.001° /h水平為標志)應用領域，“雙自”慣組面臨著關鍵性制約因素。當前高精度激光陀螺雖可滿足自對準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，導致慣組產品笨重、昂貴；光纖陀螺成本低廉，但光纖陀螺精度與體積參數高度相關，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，為產品的結構小型化設計帶來很大困難，導致慣組回轉內核過大，最終造成回轉機構和整機體積過大。成本一定的前提下精度與體積的巨大沖突問題，嚴重制約了產品設計與應用。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的改進需求，本發明提供了一種光纖慣性測量組合裝置，通過巧妙的布局和組合，在應用高精度光纖陀螺、具備雙自慣組各項功能的基礎上顯著減小慣組回轉內核的體積，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用關鍵性難題。
[0006]為實現本發明的技術目的，本發明提供一種光纖慣性測量組合裝置，包括慣組骨架、光纖尾纖盤繞板、三軸光纖陀螺部件、加速度計和鎖緊壓塊；
[0007]慣組骨架為一球形結構，在球的一個軸兩端分別設有一個圓柱形轉軸凸臺，用于慣組整體在回轉機構上安裝并確定一個回轉軸，與球上回轉軸正交的另一個軸兩端安裝鎖緊壓塊，用于慣組與回轉機構的鎖緊部件配合實現鎖緊；慣組骨架上端面設有光纖尾纖盤繞板；
[0008]慣組骨架內開設有環體組合安裝腔，環體組合安裝腔內加工有環體組合安裝面；
[0009]三軸光纖陀螺部件包括三個光纖陀螺環體和光源與信號處理組件，三個光纖陀螺環體按照由大到小依次為外環體組合、中環體組合和內環體組合，以環體組合安裝面作為安裝基準面，三個環體組合相互正交地安裝于合安裝腔內；光源與信號處理組件安裝于中環組合與慣組骨架之間的間隙內；
[0010]外環組合、中環組合、內環組合的光纖尾纖均從各自表面甩出，將距離光源與信號處理組件最近的中環組合作為中轉，將外環組合、內環組合的光纖尾纖首先匯合到中環體組合，再一并經尾纖盤繞板引入光源與信號處理組件；
[0011]加速度計的數量為三個，相互爭正交地且與三個環體組合分區地安裝在慣組骨架上;
[0012]慣組骨架兩端的轉軸凸臺中心開有對外穿線孔，用于將三軸光纖陀螺部件和三個加速度計的信號線引出；在慣組骨架表面垂直于對外穿線孔的方向上，開有走線孔，走線孔一端通向光纖陀螺或加速度計的線纜，另一端與對外穿線孔相貫，用于線纜在慣組骨架中穿行并到達轉軸凸臺的邊緣。
[0013]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，由于采取了三軸光纖陀螺環體差異化設計和球體空間內部件相互嵌入，能夠取得以下有益效果:
[0014]1、本發明慣性測量組合設計為球形，在為至少一個光纖陀螺環體提供足夠大尺寸空間、有利于保證精度的基礎上，慣性測量組合的輪廓球直徑僅僅略大于光纖陀螺最大環體的直徑，顯著減小了實現自標定和自對準功能所需的慣性測量組合回轉內核的體積；
[0015]2、本發明慣性測量組合為光纖陀螺獨立設計了光源與信號處理組件的安裝空間，可實現光纖環線圈與熱源的隔離，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現高精度，并提高自對準精度；
[0016]3、本發明慣性測量組合回轉內核為球形，可以球心為定點繞任意軸回轉，從而極大降低了為實現自標定和自對準功能所需回轉機構的設計難度。結合以上幾條，有利于慣性測量組合在自標定和自對準功能的基礎上，實現高精度、小型化的統一；
[0017]4、本發明提供了光纖陀螺中光纖尾纖跨接不同的環體組件到達光源的光路過渡結構，可以在操作簡便的基礎上有效地保護光纖不因慣性測量組合承受振動等力學環境導致損壞；
[0018]5、本發明中關鍵結構件易于采用鑄件，實現批量化生產、降低生產成本；
[0019]6、本發明加速度計與光纖陀螺獨立分區安裝，易于維修；
[0020]7、本發明的加工與裝配簡單，易于實現。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明外觀正視圖；
[0022]圖2為本發明外觀軸測圖；
[0023]圖3為本發明結構剖視圖；
[0024]圖4為本發明的結構軸測圖1 (隱去外殼);
[0025]圖5為本發明的結構軸測圖2 (隱去外殼)；
[0026]圖6為本發明中慣組骨架的軸測圖1 ;
[0027]圖7為本發明中慣組骨架的軸測圖2 ；
[0028]圖8為本發明中慣組骨架一個方向的正視圖；
[0029]圖9為本發明中慣組骨架另一個方向的正視圖；
[0030]圖10為本發明中外殼外表面的軸測圖；
[0031]圖11為本發明中外殼內表面的軸測圖；
[0032]圖12為本發明中光纖陀螺各組件的相對位置關系圖1 ;
[0033]圖13為本發明中光纖陀螺各組件的相對位置關系圖2 ;
[0034]圖14為本發明中內環組合與中環組合的配合安裝軸測圖1 ;
[0035]圖15為本發明中內環組合與中環組合的配合安裝軸測圖2 ;
[0036]圖16為本發明中尾纖盤繞板的結構軸測圖；
[0037]圖17為本發明中鎖緊壓塊的結構軸測圖；
[0038]圖18為本發明中鎖緊壓塊的結構剖視圖；
[0039]圖19為本發明中光纖尾纖從內環到中環的光路說明圖；
[0040]圖20為本發明中光纖尾纖從外環經中環到光源的光路說明圖。
[0041 ]圖中:
[0042]1-慣組骨架2-外殼甲3-外殼乙4-鎖緊壓塊
[0043]5-外環組合6-中環組合7-內環組合8-Y波導9_尾纖盤繞板
[0044]10-光源與信號處理組件11-陀螺信號處理板12-探測器
[0045]13-加速度計14-光纖引導塊
[0046]21-環體組合安裝面22-環體組合安裝腔23-外環組合安裝槽
[0047]24-中環組合安裝槽25-內環組合安裝槽26-外環組合安裝螺紋孔
[0048]27-中環組合安裝螺紋孔28-鎖緊壓塊安裝槽
[0049]29-外罩環向安裝螺紋孔30-外罩軸向安裝螺紋孔
[0050]31-外罩環向安裝槽32-外罩軸向安裝凸臺33-尾纖盤繞板安裝面
[0051]34-轉軸凸臺35-對外穿線孔36-走線孔37-加速度計安裝槽