光纤环绕制过程振动影响分析

范运强，董全林，陈　楠，孟凡念，张春熹，刘丽国，贾志军

(1．北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京　100191；2．93796部队，河北石家庄　050000；3．93132部队，黑龙江齐齐哈尔　161016)

0　引言

光纤陀螺作为一种新型角速率传感器，具有体积小、成本低、重量轻等特点[1]，代表着陀螺仪的发展方向。光纤环是光纤陀螺的测量元件和传感核心，其绕制质量很大程度上决定了光纤陀螺的实用性能。由于光纤材料特性和光纤环精确缠绕图样的要求，光纤环缠绕过程中光纤张力必须精确控制在一定的范围内[2]，张力控制系统是光纤缠绕系统的重要组成部分，可以有效控制光纤张力的大小和张力波动。然而在光纤环绕制过程中，振动等因素对张力系统的影响，增加了光纤张力的波动，对陀螺精度也将造成一定的影响。美国、日本等发达国家光纤陀螺工程化程度较高，实现了全自动四极对光纤环绕制。我国陀螺工程化程度较低，排纤稳定性、振动等影响一直存在，光纤环生产效率远远低于国外发达国家。文中根据光纤张力系统的控制原理，建立了光纤张力系统的力学模型，分析了简谐振对光纤张力的影响，以此为基础进一步分析了振动下绕制的光纤环对光纤陀螺的的影响，并对振动参数造成的影响进行了分析，提出了降低振动影响的方法。

1　光纤张力控制原理及力学模型

光纤绕制张力控制系统的原理如图1所示，当光纤张力发生波动时，平衡杆会偏离平衡位置，转动信息通过张力传感器输入控制系统来调整光纤供纤速度，恢复光纤预定张力，达到控制张力的目的。……