光纤陀螺脱骨架光纤环温度性能研究

通过有限元仿真分析了光纤陀螺内部热源和外部热源激励下的温升和轴向、径向、周向的温度梯度,分析表明轴向温度梯度最大.基于光纤陀螺Shupe效应,使用ANSYS有限元分析软件建立温度模型对光纤陀螺脱骨架光纤环进行了仿真分析,分析了光纤环内部热源、外部热源导致的温度漂移误差,分析表明只有内部热源的情况下主要影响光纤陀螺启动性能,随时间变化的外部热源是光纤环温度误差主要来源,主要影响光纤陀螺的全温度范围零偏极差.分析了非均匀热场施加到光纤环圆周上距光纤环中点不同位置的温度误差,以及光纤环外部介质不同热导率和不同隔热层厚度对光纤环温度性能的影响,分析表明热源越靠近光纤环中心、脱骨架光纤环外部介质材料热导率越低、缓冲层越厚,光纤环的温度误差越小.采用热场基于光纤环中心对称设计、采用低热导率介质材料和较厚隔热层可以显著降低脱骨架光纤环温度误差.结果对于优化光纤陀螺结构设计,改善内部热场分布,提高光纤陀螺精度和环境适应性具有重要意义.