一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接结构及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其是一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接结构及方法。
【背景技术】
[0002]光纤陀螺作为新型的光学陀螺仪表，具有可靠性高、耐冲击振动、寿命长、启动速度快等优点，已被广泛的应用于多个军用及民用领域中。但当光纤陀螺工作环境的温度发生变化时，在光纤陀螺核心部件光纤环形传感器(简称:光纤环圈)中将产生热致非互异性相位噪声，即SHUPE误差。这种误差与光纤陀螺感知地球转速的SAGNAC效应无法区分，严重降低了光纤陀螺的实际探测精度。
[0003]现国内外对光纤环形传感器的此种传热性能进行了大量的理论研究，随着研究的不断深入，科研人员发现光纤环圈的热膨胀系数为各向异性。其轴向的热膨胀系数为径向热膨胀系数的100倍左右，导致很难找到一种合适的骨架材料可以同时满足其各向对热膨胀系数的匹配要求。
[0004]为降低光纤环圈与金属骨架之间由于热应力无法匹配而导致的热应力误差，科研人员研究出了一种全脱骨光纤环圈，即将光纤在金属骨架上完成环圈的绕制及固化后，再从金属骨架上脱离，从而形成了全脱骨环圈。将此种形式的光纤环圈的单侧底面与金属壳体进行粘接后，由于存在径向及轴向的自由膨胀可以很大程度上降低由于热膨胀不匹配导致的热应力。虽然这种底面支撑的无骨架环圈可以大大降低由于材料热膨胀系数不匹配而引入的热应力误差，但残余误差仍然存在，而且这种设计由于破坏了环圈传热的对称性而引入的非互异性传热SHUPE误差，从而影响环圈温度性能。因此必须找到一种新的无骨架环圈粘接方式，同时解决热膨胀系数不匹配及传热方式不对称对光纤陀螺性能的影响。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能够解决热膨胀系数不匹配及传热方式不对称对光纤陀螺性能的影响的光纤陀螺全脱骨环圈的粘接结构及方法。
[0006]本发明的目的是通过以下技术手段实现的:
[0007]—种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接结构，其特征在于:包括全脱骨光纤环圈、厚度可调的缓冲层胶垫、粘接胶体和金属壳体，粘接胶体包括内施胶体和结构粘接胶体，全脱骨光纤环圈通过内施胶体粘接在缓冲层胶垫的上表面，金属壳体通过结构粘接胶体粘接在缓冲层胶垫的下底面。
[0008]—种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接方法，其特征在于:首先，选择合适厚度的缓冲层胶垫；然后，采用内施胶体将全脱骨光纤环圈粘接在缓冲层胶垫的上表面；最后，采用结构粘接胶体将金属壳体粘接在缓冲层胶垫的下底面。
[0009]而且，所述的缓冲层胶垫的厚度为0.7-lmm。
[0010]而且，所述的制作缓冲层胶垫的材料的热膨胀系数介于全脱骨光纤环圈及金属壳体之间。
[0011]而且，所述的结构粘接胶体比内施胶体粘接力大。
[0012]而且，所述的内施胶体为环氧类丙烯酸酯光固化胶体，结构粘接胶体为环氧类热固化树脂。
[0013]本发明的优点和积极效果是:
[0014]1、本粘接结构及方法将缓冲层胶垫放置于全脱骨光纤环圈与金属壳体之间。由于制作缓冲层胶垫的材料的热膨胀系数介于光纤环圈及金属壳体之间，因此可以进一步减小由于热膨胀系数不匹配而引入的热应力误差。
[0015]2、本粘接结构及方法通过调节缓冲层胶垫的厚度可以改善粘接后环圈的传热性能，降低对环圈传热对称性的破坏，降低由于非对称传热而引入的非互异性传热SHUPE误差对环圈温度性能的影响。
【附图说明】
[0016]图1带有缓冲层胶垫的全脱骨环圈粘接示意图；
[0017]图2通过调节缓冲层胶垫厚度对环圈传热性能改善的示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图详细叙述本发明的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0019]一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接结构，包括全脱骨光纤环圈1、厚度可调的缓冲层胶垫3、粘接胶体和金属壳体5，粘接胶体包括内施胶体2和结构粘接胶体4。全脱骨光纤环圈通过内施胶体粘接在缓冲层胶垫的上表面，金属壳体通过结构粘接胶体粘接在缓冲层胶垫的下底面。
[0020]一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接方法，包括以下步骤:
[0021]首先，选择厚度合适(厚度为0.7-lmm)且由匹配热膨胀系数材质制作的缓冲层胶垫，制作缓冲层胶垫的材料的热膨胀系数介于全脱骨光纤环圈及金属壳体之间。
[0022]然后，采用制作光纤环圈的内施胶体将全脱骨光纤环圈粘接在缓冲层胶垫的上表面，该内施胶体为环氧类丙烯酸酯光固化胶体。
[0023]最后，采用结构粘接胶体将金属壳体粘接在缓冲层胶垫的下底面。结构粘接胶体比内施胶体粘接力大，该结构粘接胶体为环氧类热固化树脂。
[0024]如图2所示，图中黑色实心线箭头6为除去底面粘接面外，其他三面因对流换热引入的传热等势线，虚线箭头7为底面粘接后经缓冲层胶垫后影响胶体底面热传导的传热等势线。由于缓冲层胶垫的厚度d可设计，因此可以很大程度上使实心线箭头6与虚线箭头7进行匹配，达到改善整体传热性能的效果。
【主权项】
1.一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接结构，其特征在于:包括全脱骨光纤环圈、厚度可调的缓冲层胶垫、粘接胶体和金属壳体，粘接胶体包括内施胶体和结构粘接胶体，全脱骨光纤环圈通过内施胶体粘接在缓冲层胶垫的上表面，金属壳体通过结构粘接胶体粘接在缓冲层胶垫的下底面。2.一种如权利要求1所述的光纤陀螺全脱骨环圈的粘接方法，其特征在于:首先，选择合适厚度的缓冲层胶垫；然后，采用内施胶体将全脱骨光纤环圈粘接在缓冲层胶垫的上表面；最后，采用结构粘接胶体将金属壳体粘接在缓冲层胶垫的下底面。3.根据权利要求2所述的一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接方法，其特征在于:所述的缓冲层胶垫的厚度为0.7-lmm。4.根据权利要求2所述的一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接方法，其特征在于:所述的制作缓冲层胶垫的材料的热膨胀系数介于全脱骨光纤环圈及金属壳体之间。5.根据权利要求2所述的一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接方法，其特征在于:所述的结构粘接胶体比内施胶体粘接力大。6.根据权利要求2所述的一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接方法，其特征在于:所述的内施胶体为环氧类丙烯酸酯光固化胶体，结构粘接胶体为环氧类热固化树脂。
【专利摘要】本发明涉及一种光纤陀螺全脱骨环圈的粘接结构及方法，粘接结构包括全脱骨光纤环圈、厚度可调的缓冲层胶垫、粘接胶体和金属壳体。粘接方法包括以下步骤：选择合适厚度的缓冲层胶垫；采用内施胶体将全脱骨光纤环圈粘接在缓冲层胶垫的上表面；采用结构粘接胶体将金属壳体粘接在缓冲层胶垫的下底面。本发明在保证光纤环圈温度性能的前提下，将采用全脱骨工艺绕制的光纤陀螺用光纤环形传感器与金属材质骨架进行粘接。从而进一步减小了由于热膨胀系数不匹配而引入的热应力误差，解决了由于热膨胀系数不匹配及传热方式不对称对光纤陀螺性能的影响。
【IPC分类】G01C25/00, G01C19/72
【公开号】CN105157695
【申请号】CN201510664527
【发明人】王玥泽, 李茂春, 惠菲, 陈桂红, 李凡
【申请人】中国船舶重工集团公司第七0七研究所
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月15日