阅读说明：本技术 一种单轴甚高精度测微敏感器 (Single-shaft very high-precision micrometer sensor ) 是由 杨博 李勇 陈小娟 赵亚飞 张沛勇 滕飞 张智昊 孙丽 王晓玲 周晓娜 王晶 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种单轴甚高精度测微敏感器,属于惯性姿态敏感器领域；包括上罩、本体、光纤环组件、ASE光源、探测器组件、检测电路、电路板支架和下盖；其中,本体水平放置；光纤环组件为环状结构；光纤环组件同轴设置在本体的上表面；上罩罩在本体的上表面,光纤环组件设置在上罩内；探测器组件和ASE光源固定设置在本体的下表面；电路板支架为环形结构；电路板支架同轴固定安装在本体的底部；检测电路水平固定安装在电路板支架的内部；下盖水平同轴固定安装在电路板支架的底部,实现密封；本发明整机采用一体化设计,便于用于根据实际应用需求进行灵活配置,其小尺寸小质量,能够满足中型和大型卫星中对高精度姿态测量的应用需求,拓宽卫星应用领域。(The invention relates to a single-shaft very high-precision micro-measuring sensor, belonging to the field of inertial attitude sensors; the ASE light source is connected with the detector component through the upper cover; wherein the body is horizontally arranged; the optical fiber ring component is of an annular structure; the optical fiber ring assembly is coaxially arranged on the upper surface of the body; the upper cover covers the upper surface of the body, and the optical fiber ring assembly is arranged in the upper cover; the detector assembly and the ASE light source are fixedly arranged on the lower surface of the body; the circuit board support is of an annular structure; the circuit board support is coaxially and fixedly arranged at the bottom of the body; the detection circuit is horizontally and fixedly arranged in the circuit board bracket; the lower cover is horizontally and coaxially fixedly arranged at the bottom of the circuit board bracket to realize sealing; the whole satellite attitude measurement device adopts an integrated design, is convenient to be flexibly configured according to actual application requirements, has small size and small mass, can meet the application requirements of medium-sized and large-sized satellites on high-precision attitude measurement, and widens the application field of satellites.)

一种单轴甚高精度测微敏感器

技术领域

本发明属于惯性姿态敏感器领域，涉及一种单轴甚高精度测微敏感器。

背景技术

自敏感器在空间领域获得应用以来，具有高、中、低精度的敏感器展现出了良好的环境适应性和可靠性。随着卫星控制技术的不断发展成熟，不同卫星平台对敏感器构型、精度的需求越来越多元化，这导致敏感器产品在尺寸、重量和精度的多重约束下呈现出状态发散、不易批量化和生产一致性差的特点。单轴敏感器作为一种全新的研制模式，采用一体化、单通道的设计模式，用户在使用时针对不同的构型需求配以结构形成3S或3S+1整机构型，既满足了用于的使用需求，又解决了批量化生产的难题，大大提升了产品的生产效率和一致性。这类单轴敏感器产品质量轻、研制周期短、可灵活配置，在很多领域具有广阔的应用前景。

尽管敏感器技术的商用化程度已经很高，并已在船舶、军事和航空领域得到了应用，但高等精度敏感器的空间应用则刚刚起步。现有的单轴敏感器产品集成度较低，无法实现一体化成型设计，而且精度不高可靠性不高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种单轴甚高精度测微敏感器，整机采用一体化设计，便于用于根据实际应用需求进行灵活配置，100mm×100mm×80mm的尺寸，小于1.2kg的重量，能够满足中型和大型卫星中对高精度姿态测量的应用需求，拓宽卫星应用领域。

本发明解决技术的方案是：

一种单轴甚高精度测微敏感器，包括上罩、本体、光纤环组件、ASE光源、探测器组件、检测电路、电路板支架和下盖；其中，本体水平放置；光纤环组件为环状结构；光纤环组件同轴设置在本体的上表面；上罩罩在本体的上表面，光纤环组件设置在上罩内；探测器组件和ASE光源固定设置在本体的下表面；电路板支架为环形结构；电路板支架同轴固定安装在本体的底部；检测电路水平固定安装在电路板支架的内部；下盖水平同轴固定安装在电路板支架的底部，实现密封。

在上述的一种单轴甚高精度测微敏感器，敏感器的总质量小于1.2kg；最大外包络尺寸为φ100mm×80mm。

在上述的一种单轴甚高精度测微敏感器，敏感器的工作过程为：

将敏感器固定安装在待测设备上；ASE光源生成光信号，并通过光纤将光信号传输至光纤环组件；光纤环组件依次对光信号进行分光、合光、干涉处理，并将干涉处理后的光信号发送至探测器组件；探测器组件将光信号转换为电信号，并对电信号进行滤波处理，并将滤波后的电信号传输至检测电路，检测电路对滤波后的电信号依次进行调制、解调、滤波处理，将电信号转换为待测设备的角速度信息。

在上述的一种单轴甚高精度测微敏感器，所述检测电路上的元器件均采用标贴元件，实现降低检测电路的高度，减小敏感器整体结构尺寸。

在上述的一种单轴甚高精度测微敏感器，所述通过3个敏感器组成3正交或3S的敏感器组构型；通过4个敏感器组成3S+1或3+1S的敏感器组构型。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明采用了一种光电分立方案，实现了探测器与检测电路的解耦，形成了探测器组件；

(2)本发明通过将无源器件进行集成，形成了光纤环组件(3)，有效提升了温度适应性；

(3)本发明通过将ASE光源中的泵浦激光器单独安装，实现了光源部分有源和无源部分的解耦。

附图说明

图1为本发明敏感器剖视图；

图2为本发明敏感器外部示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供一种单轴甚高精度测微敏感器，克服现有惯性敏感器产品光、电耦合严重的不足，提供一种一体化，抗冲击，可靠性高的单轴高等精度敏感器结构，满足中型和大型卫星中对高精度姿态测量的应用需求。

单轴高等精度敏感器，如图1、图2所示，包括上罩1、本体2、光纤环组件3、ASE光源4、探测器组件5、检测电路6、电路板支架7和下盖8；其中，本体2水平放置；光纤环组件3为环状结构；光纤环组件3同轴设置在本体2的上表面；上罩1罩在本体2的上表面，光纤环组件3设置在上罩1内；探测器组件5和ASE光源4固定设置在本体2的下表面；电路板支架7为环形结构；电路板支架7同轴固定安装在本体2的底部；检测电路6水平固定安装在电路板支架7的内部；下盖8水平同轴固定安装在电路板支架7的底部，实现密封。敏感器的总质量小于1.2kg；最大外包络尺寸为φ100mm×80mm。

敏感器的工作过程为：

将敏感器固定安装在待测设备上；ASE光源4生成光信号，并通过光纤将光信号传输至光纤环组件3；光纤环组件3依次对光信号进行分光、合光、干涉处理，并将干涉处理后的光信号发送至探测器组件5；探测器组件5将光信号转换为电信号，并对电信号进行滤波处理，并将滤波后的电信号传输至检测电路6，检测电路对滤波后的电信号依次进行调制、解调、滤波处理，将电信号转换为待测设备的角速度信息。可测量出待测设备沿输入轴的角速度信息。单轴陀螺中光路和电路之间采用短导线焊接，减小导线过长带来的干扰。结构件不做发黑处理，吸热系数较小，这样产品在使用时能够有效抑制外界热源对产品的影响。

检测电路6上的元器件均采用标贴元件，实现降低检测电路6的高度，减小敏感器整体结构尺寸。

通过3个敏感器组成3正交或3S的敏感器组构型；通过4个敏感器组成3S+1或3+1S的敏感器组构型。即通过选用3轴或4轴配以结构件可组合为3正交、3S、3S+1和3+1S构型，可以满足了卫星姿态测量的需求。

本发明整体采用模块化的整机结构：单轴结构按照通用化原则设计，产品内部的上罩1、本体2、光纤环组件3、ASE光源4、探测器组件5、电路板支架7组成的光路组件，光路组件中无源器件占主要部分，光路组件结构紧凑，避免了ASE光源4和探测器组件5由于连接线束过长或焊接在检测电路上引起的光纤易弯折的难题。

本发明设计的单轴高等精度敏感器结构，整机采用一体化设计，便于用于根据实际应用需求进行灵活配置，φ100mm×80mm的尺寸，一级小于1.2kg的重量，能够满足中型和大型卫星中对高精度姿态测量的应用需求，拓宽卫星应用领域。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。