一種含有熱設計的高精度光纖陀螺慣導系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光纖陀螺慣導系統，尤其涉及一種含有熱設計的高精度光纖陀螺慣導系統。
【背景技術】
[0002]目前的光纖陀螺慣導系統中，已進行的熱設計包括:將光纖陀螺的光學部分(包括光源、光纖環、耦合器、探測器等)以及石英撓性加速度計裝于慣性測量單元腔(InertialMeasurement Unit,簡稱為IMU腔)，同時將各電路板(包括陀螺主板、加速度計主板、導航計算機、二次電源板等)裝于電子腔。電子腔中電路發熱較為嚴重，IMU腔與電子腔進行分離，中間通過接插件進行連接，這將使得電子腔發熱不影響IMU腔中敏感元件性能。
[0003]但是當前方案仍然存在著沒有解決的散熱技術問題。比如，在MU腔內部結構中，光纖陀螺的三只光纖環相互垂直分布，三只石英撓性加速度計分別與三個光纖環同軸，三個軸垂直且交于一點。三只光纖環與三只石英撓性加速度計裝于同一個結構件上，一般情況下為簡化裝配工藝，將陀螺光源同樣裝于該結構件上。三只光纖環為不發熱元件，三只加速度計發熱量略大，陀螺光源發熱量最大。若MU組件加入減震器，熱量更難以排出。在傳統方案中，系統上電到熱平衡時間約為2小時，熱穩定狀態下MU腔內溫度一般要比環境溫度高 5°C 到 10°C。
[0004]因此，當前方案中對MU腔中的光纖陀螺與加速度計部分并未進行充分的熱設計，具體表現在:光纖陀螺與加速度計在同一個結構體上，因此加速度計發熱將直接通過結構體傳導至光纖陀螺的光纖環處，引起陀螺精度劣化;光纖陀螺的光源發熱嚴重，并未與系統底座相連接，因此導熱性能較差。陀螺光源與加速度計所發出的熱量若不能及時導出，將影響陀螺精度，進一步影響光纖慣導系統的導航精度。
【實用新型內容】
[0005]為了解決上述技術所存在的不足之處，本實用新型提供了一種含有熱設計的高精度光纖陀螺慣導系統。
[0006]為了解決以上技術問題，本實用新型采用的技術方案是:一種含有熱設計的高精度光纖陀螺慣導系統，包括內機箱、外機箱，它還包括陀螺模塊、加表模塊、光源;外機箱套置于內機箱的外部；內機箱、外機箱的前端分別蓋置有內箱蓋、外箱蓋；內機箱的內部前端設置有陀螺模塊;陀螺模塊的后端設置有加表模塊;加表模塊緊密安裝在轉接底板的前端面上;光源緊密安裝在轉接底板的后端面上；
[0007]陀螺模塊包括陀螺臺體、陀螺減震器;陀螺臺體的左側面、前側面、上端面上分別設置有X軸陀螺、Y軸陀螺、Z軸陀螺，陀螺臺體的后側面上安裝有電路前放板;陀螺減震器有四個，其中兩個分別安裝于陀螺臺體上方對角線的兩點上，另兩個分別安裝于相對的陀螺臺體下方對角線的兩點上；
[0008]加表模塊包括加表臺體、加表減震器;加表臺體的左側面、前側面、上端面上分別設置有X軸加表、Y軸加表、Z軸加表;加表減震器有四個，其中的兩個分別安裝于加表臺體上方對角線的兩點上，另兩個分別安裝于相對的加表臺體下方對角線的兩點上。
[0009]光源貫穿內機箱與外機箱相接觸。外機箱的后端面上設置有用于增大散熱面積的肋片。
[0010]陀螺臺體通過陀螺減震器與內箱蓋相連接；內機箱與外機箱之間的腔隙為真空腔隙。
[0011]本實用新型可以有效提高慣導系統的測量精度以及熱穩定性，大幅度縮短慣導系統所需的熱平衡時間，并有效降低MU腔內與外界溫度之間的差異。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的整體拆分結構示意圖。
[0013]圖2為陀螺模塊的整體結構示意圖。
[0014]圖3為加表模塊的整體結構示意圖。
[0015]圖4為加表模塊與光源的組裝結構示意圖。
[0016]圖中:1、陀螺模塊;2、加表模塊;3、轉接底板;4、光源;5、內機箱;6、外機箱;7、外箱蓋;8、內箱蓋;9、前放板;1、X軸陀螺;11、Y軸陀螺；12、Z軸陀螺；13、陀螺減震器;14、陀螺臺體;15、X軸加表;16、Y軸加表;17、Z軸加表;18、加表減震器;19、加表臺體。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0018]如圖1-4所示，本實用新型包括內機箱5、外機箱6，它還包括陀螺模塊1、加表模塊
2、光源4;外機箱6套置于內機箱5的外部；內機箱5、外機箱6的前端分別蓋置有內箱蓋8、外箱蓋7 ;內機箱5的內部前端設置有陀螺模塊I;陀螺模塊I的后端設置有加表模塊2;加表模塊2緊密安裝在轉接底板3的前端面上;光源4緊密安裝在轉接底板3的后端面上；
[0019]加表模塊2發熱量大，光源4作為熱源發熱量也很大，將二者分別緊密安裝在轉接底板3上，可以使熱量分布較為集中，并且將二者產生的熱量以熱傳導的形式通過轉接底板3傳遞至機箱后端進而散去熱量；同時，陀螺模塊I與加表模塊2分離，一方面可以避免加表模塊2產生的熱量直接傳遞給陀螺模塊I，大大降低陀螺模塊I因受熱不均勻而造成的精度劣化;另一方面可以設計額外的熱通路，將加表模塊2的熱量有效地傳遞至機箱外。
[0020]光源4貫穿內機箱5與外機箱6相接觸，但是接觸面不受力，以避免環境沖擊對光源4造成損壞;這種將光源4置于IMU腔后部的設計，可以使光源4發出的熱量通過系統后端的底座導出，加強散熱。
[0021]陀螺模塊I包括陀螺臺體14、陀螺減震器13;陀螺臺體14的左側面、前側面、上端面上分別設置有X軸陀螺10、Y軸陀螺11、Z軸陀螺12，陀螺臺體14的后側面上安裝有電路前放板9;陀螺減震器13有四個，其中兩個分別安裝于陀螺臺體14上方對角線的兩點上，另兩個分別安裝于相對的陀螺臺體14下方對角線的兩點上;減震器的這種安裝方法稱為四點減震法，這種安裝方式簡便，結構簡單，容易進行臺體質心與幾何中心的重合調整，模態響應指標也可以滿足系統要求。此外，陀螺減震器13由橡膠制成，導熱系數小，熱阻大，因此能在一定程度上隔絕熱量以熱傳導的形式傳遞至三個陀螺。
[0022]加表模塊2包括加表臺體19、加表減震器18;加表臺體19的左側面、前側面、上端面上分別設置有X軸加表15、Y軸加表16、Z軸加表17;加表減震器18有四個，其中的兩個分別安裝于加表臺體19上方對角線的兩點上，另兩個分別安裝于相對的加表臺體19下方對角線的兩點上。加表減震器18的安裝方法與陀螺減震器13相同，同樣采用四點減震法。
[0023]外機箱6的后端面上設置有肋片。外機箱6后部不僅通過熱傳導進行散熱，而且通過機箱側壁進行對流與輻射散熱，因此需要增大散熱面積，在外機箱6的后端面上加入肋片，可以增大傳熱面積、增加對流與輻射散熱效率。
[0024]陀螺臺體14通過陀螺減震器13與內箱蓋8相連接;利用陀螺減震器13的高熱阻來防止機箱及光源4的熱量以熱傳導的方式傳遞至陀螺臺體14。
[0025]內機箱5與外機箱6均做氣密處理，兩氣密層之間的腔隙為真空腔隙，形成隔溫層保證頂U艙內部環境溫度穩定。
[0026]外機箱6內壁、內機箱5、陀螺臺體14、加表臺體19均做高度磨光處理。對同一金屬材料而言，經過高度磨光處理的表面，相對于粗糙的表面或被氧化處理的表面，實際的發射率較小;高度磨光處理可以有效地降低溫度梯度。
[0027]本實用新型將陀螺模塊I與加表模塊2分離設計，可以避免加表模塊2產生的熱量直接傳遞給陀螺模塊I，進而避免陀螺模塊I因此類熱損傷造成的角速率檢測精度降低；陀螺模塊I采用四點減震的安裝方式與機箱接觸，杜絕了機箱及光源4的熱量傳遞至該模塊；光源4設置于機箱后端并貫穿內機箱5的設計可以使熱量通過系統后端的底座導出，進一步加強了散熱。
[0028]在傳統方案中，系統從通電到熱平衡的時間約為2小時，熱穩定狀態下MU腔內溫度一般要比環境溫度高5-10°C。經過本實用新型的熱結構改進設計后，系統從通電到熱平衡的時間縮短至0.5小時，熱穩定狀態下MU腔內溫度僅比外界溫度高1-3°C。
[0029]綜上所述，本實用新型可以有效提高慣導系統的測量精度以及熱穩定性，大幅度縮短慣導系統所需的熱平衡時間，并有效降低IMU腔內與外界溫度之間的差異。
[0030]上述實施方式并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本實用新型的技術方案范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種含有熱設計的高精度光纖陀螺慣導系統，包括內機箱(5)、外機箱(6)，其特征在于:它還包括陀螺模塊(I)、加表模塊(2)、光源(4);所述外機箱(6)套置于內機箱(5)的外部;所述內機箱(5)、外機箱(6)的前端分別蓋置有內箱蓋(8)、外箱蓋(7);所述內機箱(5)的內部前端設置有陀螺模塊(I);所述陀螺模塊(I)的后端設置有加表模塊(2);所述加表模塊(2)緊密安裝在轉接底板(3)的前端面上;所述光源(4)緊密安裝在轉接底板(3)的后端面上； 所述陀螺模塊(I)包括陀螺臺體(14)、陀螺減震器(13);所述陀螺臺體(14)的左側面、前側面、上端面上分別設置有X軸陀螺(10)、Y軸陀螺(11)、Z軸陀螺(12)，陀螺臺體(14)的后側面上安裝有電路前放板(9);所述陀螺減震器(13)有四個，其中兩個分別安裝于陀螺臺體(14)上方對角線的兩點上，另兩個分別安裝于相對的陀螺臺體(14)下方對角線的兩點上； 所述加表模塊(2)包括加表臺體(I9)、加表減震器(18);所述加表臺體(I9)的左側面、前側面、上端面上分別設置有X軸加表(15)、Y軸加表(16)、Z軸加表(17);所述加表減震器(18)有四個，其中的兩個分別安裝于加表臺體(19)上方對角線的兩點上，另兩個分別安裝于相對的加表臺體(19)下方對角線的兩點上。2.根據權利要求1所述的含有熱設計的高精度光纖陀螺慣導系統，其特征在于:所述光源(4)貫穿內機箱(5)與外機箱(6)相接觸。3.根據權利要求2所述的含有熱設計的高精度光纖陀螺慣導系統，其特征在于:所述外機箱(6)的后端面上設置有用于增大散熱面積的肋片。4.根據權利要求1所述的含有熱設計的高精度光纖陀螺慣導系統，其特征在于:所述陀螺臺體(14)通過陀螺減震器(13)與內箱蓋(8)相連接;所述內機箱(5)與外機箱(6)之間的腔隙為真空腔隙。
【專利摘要】本實用新型公開了一種含有熱設計的高精度光纖陀螺慣導系統，包括內機箱、外機箱、陀螺模塊、加表模塊、光源；外機箱套置于內機箱的外部；內機箱、外機箱的前端分別蓋置有內箱蓋、外箱蓋；內機箱的內部前端設置有陀螺模塊；陀螺模塊的前端采用四點減震法與內箱蓋接觸；陀螺模塊的后端設置有加表模塊，加表模塊同樣采用四點減震法與陀螺模塊連接；加表模塊緊密安裝在轉接底板的前端面上；光源緊密安裝在轉接底板的后端面上；光源貫穿內機箱與外機箱接觸；外機箱的后端面上設置有用于增大散熱面積的肋片。本實用新型可以有效提高慣導系統的測量精度以及熱穩定性，大幅度縮短慣導系統所需的熱平衡時間，并有效降低IMU腔內與外界溫度之間的差異。
【IPC分類】G01C21/16
【公開號】CN205333079
【申請號】CN201620077993
【發明人】于強
【申請人】中聯天通科技（北京）有限公司
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年1月27日