阅读说明：本技术 一种光纤环制作方法 (Method for manufacturing optical fiber ring ) 是由 黄忠伟 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光纤环制作方法,包括以下步骤：S1、截取所需长度的光纤；S2、按中点对称将左右两部分光纤分别缠绕在左供纤轮与右供纤轮上；S3、将左供纤轮与右供纤轮固定在左张力控制机构与右张力控制机构上；S4、按四极对称绕法绕制光纤环,当绕制到设计层数一半时,将左供纤轮与右供纤轮互换位置,同时骨架翻转180度,然后继续绕制完成设计层数；S5、引出光纤尾纤并固定光纤环,互换左供纤轮与右供纤轮位置以及翻转骨架之后,原来顺时针缠绕的光纤变为逆时针缠绕,原来逆时针缠绕的光纤变为顺时针缠绕,固定应力偏差将分别对两侧光纤产生影响,使应力偏差被最大限度抑制,甚至消除。(The invention discloses a method for manufacturing an optical fiber ring, which comprises the following steps: s1, cutting the optical fiber with the required length; s2, winding the left and right optical fibers on the left fiber supply wheel and the right fiber supply wheel according to the midpoint symmetry; s3, fixing the left fiber supply wheel and the right fiber supply wheel on the left tension control mechanism and the right tension control mechanism; s4, winding the optical fiber ring according to a four-pole symmetrical winding method, when the number of layers is half of the designed number of layers, interchanging the positions of the left fiber supply wheel and the right fiber supply wheel, simultaneously turning the framework for 180 degrees, and then continuing to wind to finish the designed number of layers; s5, leading out the optical fiber pigtail and fixing the optical fiber ring, after interchanging the positions of the left optical fiber supply wheel and the right optical fiber supply wheel and overturning the framework, changing the optical fiber which is originally wound clockwise into anticlockwise winding, changing the optical fiber which is originally wound anticlockwise into clockwise winding, and fixing stress deviation to respectively influence the optical fibers on two sides, so that the stress deviation is inhibited to the maximum extent or even eliminated.)

一种光纤环制作方法

技术领域

本发明涉及光纤环制作技术领域，尤其是涉及一种光纤环制作方法。

背景技术

在光纤环制作技术中，一般采用四极对称的方法，在定制的缠绕设备上，进行光纤的缠绕以及固化胶的填充，四极对称方法主要是从一根光纤的中点开始，分别按照顺时针和逆时针的方向，依次进行缠绕，如此，需要将一根光纤预先等分为两份，放置在两个供纤轮上，而通常使用的四级缠绕设备，具有两套张力控制机构，分别承载两个供纤轮，进行放线和张力控制，保证相互之间不干扰，在现有技术中，四极对称缠绕光纤环过程始终固定两个供纤轮的位置，用于顺时针和逆时针光纤缠绕的放线和张力控制，由于是两套张力控制机构，不可避免存在两套机构不一致的问题，存在控制水平差异，在光纤中引入的应力效应就会存在固定偏差，导致一侧光纤中的应力明显高于另一侧，从而在顺时针和逆时针光纤中发生应力偏差形成残余检测误差，应力不对称是影响光纤传感环圈产生相位误差的一项最重要的环境因素，如果关于中点对称的两点之间存在应力偏差，就会导致最终光纤环产生检测角速率信号误差，特别是对于四极对称缠绕而言，即使两侧张力控制机构之间不存在偏差，每四层结构内也必然存在残余应力误差，如此累积，缠绕4n层光纤后，残余应力误差将越来越大，从而影响光纤陀螺的整体性能。

因此，如何解决现有技术中光纤环制作过程中产生应力不对称进而影响光纤陀螺整体性能的问题成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤环制作方法，以解决现有技术中光纤环制作过程中产生应力不对称进而影响光纤陀螺整体性能的问题。

本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种光纤环制作方法，包括以下步骤：

S1.根据光纤环设计要求，计算所需光纤长度并截取，两端各留足光纤尾纤；

S2.将所述光纤沿中点对称的两部分分别缠绕在左供纤轮和右供纤轮上；

S3.将所述左供纤轮固定在缠绕设备左侧的左张力控制机构上，将所述右供纤轮固定在缠绕设备右侧的右张力控制机构上，使所述光纤的中点位于骨架正上方；

S4.按照四极对称绕法绕制所述光纤，当绕制到设计层数的一半时，将所述左供纤轮与所述右供纤轮互换位置，同时所述骨架做180度翻转，继续绕制，直至所述光纤绕制完所述设计层数；

S5.将所述光纤尾纤引出所述骨架并将所述光纤环固定。

优选地，步骤S2包括：

S21.在所述光纤计算长度的两个端点处做端点标记，其中左端为a点，右端为b点，在所述a点与所述b点之间的中点处做中点标记，所述中点标记为m点；

S22.将所述m点左侧的左侧光纤由所述a点起缠绕在所述左供纤轮上，将所述m点右侧的右侧光纤由所述b点起缠绕在所述右供纤轮上，所述m点距所述左供纤轮与所述右供纤轮之间的距离相等。

优选地，所述骨架包括圆筒形架体、位于所述架体前端的前挡盘和位于所述架体后端的后挡盘。

优选地，步骤S3包括：

S31.在所述后挡盘外圆周面上沿所述骨架的轴向做直线标记；

S32.将所述光纤以垂直于所述骨架轴线的方式紧贴所述后挡盘内侧面与所述架体外侧面，且所述m点对准所述直线标记。

优选地，所述设计层数为4n层，步骤S4包括：

S41.将所述左侧光纤以顺时针方向由所述后挡盘内侧绕至所述前挡盘内侧；

S42.将所述右侧光纤以逆时针方向由所述后挡盘内侧绕至所述前挡盘内侧；

S43.将所述右侧光纤以逆时针方向由所述前挡盘内侧绕至所述后挡盘内侧；

S44.将所述左侧光纤以顺时针方向由所述前挡盘内侧绕至所述后挡盘内侧；

S45.重复以上步骤，直至缠绕2n层，将所述左供纤轮与所述右供纤轮互换位置，同时将所述骨架做180度翻转；

S46.继续重复步骤S41～步骤S44，直至缠绕完4n层。

优选地，所述左张力控制机构与所述右张力控制机构的张力控制标准为5g～10g。

优选地，采用真空灌封法固定绕制好的所述光纤环。

优选地，采用浸胶法固定绕制好的所述光纤环。

优选地，n为大于或等于1的整数。

优选地，每层所述光纤环的匝数为20～150匝。

本发明提供的一种光纤环制作方法，其有益效果为：

本发明提供的一种光纤环制作方法，与现有技术不同之处在于按照四极对称绕法绕制光纤环的过程中，当绕制到设计层数的一半时，将左供纤轮与右供纤轮互换位置，同时对骨架做180度翻转，然后继续绕制，直至绕制完设计层数，互换左供纤轮与右供纤轮位置以及翻转骨架之后，原来顺时针缠绕的光纤变为逆时针缠绕，原来逆时针缠绕的光纤变为顺时针，左供纤轮与右供纤轮交换位置后，固定应力偏差将分别对两侧光纤产生影响，由应力引发的光纤陀螺误差效应可表示为：

其中，Ω为陀螺的零位漂移，n是光纤的折射率，λ是光波长，C₀是真空下光速，β₀为光的传播常数，ΔS(z)表示在光纤传感环圈的z点处的应力变化量，L为光纤长度，D是环圈直径，根据公式可知，在整个光纤环长度上进行积分后，这种应力偏差将会被最大限度抑制，甚至消除。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例示出的光纤环制作方法流程图；

图2是本发明实施例示出的图1中步骤S2的具体步骤；

图3是本发明实施例示出的图1中步骤S3的具体步骤；

图4是本发明实施例示出的图1中步骤S4的具体步骤；

图5是本发明实施例示出的光纤排列示意图；

图6是本发明实施例示出的光纤缠绕方向示意图；

图7是本发明实施例示出的缠绕前2n层光纤时缠绕设备位置图；

图8是本发明实施例示出的缠绕后2n层光纤时缠绕设备位置图。

图中：1、a点；2、b点；3、m点；4、骨架；401、架体；402、前挡盘；403、后挡盘；5、左侧光纤；6、右侧光纤；7、左供纤轮；8、右供纤轮；9、光纤尾纤。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

参看图1～图8，本发明提供了一种光纤环制作方法，包括以下步骤：

S1.根据光纤环设计要求，计算所需光纤长度并截取计算长度的光纤，截取时两端各留足光纤尾纤9；

S2.光纤沿中点对称分为左侧光纤5和右侧光纤6，将左侧光纤5缠绕在左供纤轮7上，将右侧光纤6缠绕在右供纤轮8上；

S3.将左供纤轮7固定在缠绕设备左侧的左张力控制机构上，将右供纤轮8固定在缠绕设备右侧的右张力控制机构上，然后调整左张力控制机构和右张力控制机构的张力以及导轮的准直，调整好后，光纤的中点正好位于骨架4一侧的正上方；

S4.按照四极对称绕法绕制光纤，当绕制到设计层数的一半时，将左供纤轮7与右供纤轮8互换位置，同时骨架4做180度翻转，然后继续绕制，直至将光纤绕制完设计层数，互换左供纤轮7与右供纤轮8位置以及翻转骨架4之后，原来的右侧光纤6变为现在的左侧光纤5，原来的左侧光纤5变为现在的右侧光纤6，原来顺时针缠绕的光纤变为逆时针缠绕，原来逆时针缠绕的光纤变为顺时针，左供纤轮7与右供纤轮8交换位置后，固定应力偏差将分别对两侧光纤产生影响，由应力引发的光纤陀螺误差效应可表示为：

其中，Ω为陀螺的零位漂移，n是光纤的折射率，λ是光波长，C₀是真空下光速，β₀为光的传播常数，ΔS(z)表示在光纤传感环圈的z点处的应力变化量，L为光纤长度，D是环圈直径，根据公式可知，在整个光纤环长度上进行积分后，这种应力偏差将会被最大限度抑制，甚至消除。

S5.将光纤尾纤9引出骨架4并将光纤环固定。

作为可选的实施方式，上述步骤S2还可以具体包括以下步骤：

S21、截取光纤后，在光纤两端做端点标记，端点标记之间的距离为计算长度，左端的端点标记可以为a点1，右端的端点标记可以为b点2，在a点1与b点2之间的中点处做中点标记，中点标记可以为m点3；

S22、做好标记后，位于m点3左侧的光纤为左侧光纤5，左侧光纤5缠绕在左供纤轮7上，缠绕时，a点1位于左供纤轮7的顶部开始缠绕，位于m点3右侧的光纤为右侧光纤6，右侧光纤6缠绕在右供纤轮8上，缠绕时，b点2位于右供纤轮8的,顶部开始缠绕，缠绕完成后，m点3距左供纤轮7与右供纤轮8的距离相等。

进一步的，上述的骨架4可以包括圆筒形的架体401和位于架体401两端的挡盘，位于架体401前端的挡盘为前挡盘402，位于架体401后端的挡盘为后挡盘403，上述的步骤3可以包括以下步骤：

S31、可以在后挡盘403外圆周面上沿骨架4的轴向做直线标记；

S32、转动后挡盘403，使直线标记位于上方位置，然后将光纤以垂直于骨架4轴线的方向紧贴后挡盘403内侧面与架体401外侧面，并且使m点3对准直线标记，如此可使位于骨架4两侧的光纤长度相等。

优选地，本申请主要按照四极对称法绕制光纤环，设计层数可以为4n层，此处的n为大于或者等于1的整数，四极对称绕法步骤如下：

S41、将m点3左侧的左侧光纤5以顺时针的方向由紧贴后挡盘403内侧的位置开始缠绕，直到光纤紧贴前挡盘402内侧的位置；

S42、将m点3右侧的右侧光纤6以逆时针的方向由紧贴后挡盘403内侧的位置开始缠绕，直到光纤紧贴前挡盘402内侧的位置；

S43、将m点3右侧的右侧光纤6以逆时针的方向有紧贴前挡盘402内侧的位置开始缠绕，直到光纤紧贴后挡盘403内侧的位置；

S44、将m点3左侧的左侧光纤5以顺时针的方向由紧贴前挡盘402内侧的位置开始缠绕，直到光纤紧贴后挡盘403内侧的位置；

S45、以上步骤完成一次缠绕完成四层，即一个周期的缠绕，重复以上步骤，直至缠绕完2n层光纤时暂停，此时将左供纤轮7与右供纤轮8左右互换位置，同时将骨架4做180度旋转；

S46、位置互换完成后，继续执行步骤S41～S42，直至缠绕完4n层光纤。

较佳的，上述的左张力控制机构与右张力控制机构的张力控制标准可以为5g～10g。

上述光纤绕制完成后可以采用真空灌封法或者浸胶法固定绕制好的光纤环。

使用本申请公开的光纤环绕制方法加工完成的光纤环，每层匝数可以为20～150匝。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。