專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖式磁羅盤(pán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及采用光導(dǎo)纖維進(jìn)行信號(hào)耦合的非接觸式磁羅盤(pán)，屬于方位測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)的磁羅盤(pán)有磁通門(mén)羅盤(pán)和電位計(jì)式磁羅盤(pán)等。磁通門(mén)羅盤(pán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝較難，檢測(cè)信號(hào)不宜遠(yuǎn)距離傳輸，信號(hào)處理也復(fù)雜。電位計(jì)式磁羅盤(pán)雖然體積小、制造成本低，但是，采用瞬時(shí)接通取樣，不能產(chǎn)生連續(xù)信號(hào)輸出，而且常摩擦接觸點(diǎn)的存在使測(cè)量誤差增大。同時(shí)，電位計(jì)式磁羅盤(pán)的檢測(cè)信號(hào)也不宜遠(yuǎn)距離傳輸。
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方位信號(hào)非接觸式連續(xù)輸出和遠(yuǎn)距離傳輸以及信號(hào)處理簡(jiǎn)便的磁羅盤(pán)，其設(shè)計(jì)思想是通過(guò)光導(dǎo)纖維進(jìn)行磁方位測(cè)量信號(hào)的耦合與傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型所述的光纖式磁羅盤(pán)的主要部件有寶石軸尖支承的永磁體、粘接在永磁體上的導(dǎo)光光纖、環(huán)形體內(nèi)殼四周豎直密排的兩層光纖。豎直密排的兩層光纖分別用光學(xué)膠粘接成一體，并集中成兩束引出。內(nèi)層光纖與發(fā)光管相連，外層光纖與光電管相連。永磁體上導(dǎo)光光纖的兩端分別與內(nèi)層光纖和外層光纖耦合。發(fā)光管的光信號(hào)經(jīng)內(nèi)層光纖耦合到導(dǎo)光光纖，并經(jīng)導(dǎo)光光纖的另一端耦合傳輸?shù)酵鈱庸饫w，再傳遞到光電管，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。內(nèi)層光纖和外層光纖與導(dǎo)光光纖的耦合截面經(jīng)過(guò)加工處理，使光信號(hào)的傳輸強(qiáng)度隨圓周面上耦合點(diǎn)方位的增減而增減。永磁體及其粘接的導(dǎo)光光纖在地磁場(chǎng)中永指南北，導(dǎo)光光纖與內(nèi)層光纖和外層光纖的耦合點(diǎn)隨方位的變化而變化。這樣，不同的方位通過(guò)對(duì)光導(dǎo)纖維輸出的光強(qiáng)度變化測(cè)量出來(lái)，并由光電管輸出的電信號(hào)顯示。
本實(shí)用新型所涉及的光纖式磁羅盤(pán)，實(shí)現(xiàn)了磁方位信號(hào)的非接觸測(cè)量，測(cè)量信號(hào)為連續(xù)的模擬輸出或數(shù)字輸出，讀取方便，易于處理，還可以直接通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器與微機(jī)相連。該光纖式磁羅盤(pán)的磁方位信號(hào)測(cè)量分辨率高，優(yōu)于±1°，而且磁方位信號(hào)可通過(guò)光纖束遠(yuǎn)距離傳輸，不受電磁干擾的影響。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本實(shí)用新型所涉及的光纖式磁羅盤(pán)。


圖1為光纖式磁羅盤(pán)正視剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為光纖式磁羅盤(pán)俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1和圖2中，1－頂蓋，2－外殼，3－永磁鐵，4－導(dǎo)光光纖，5－軸承座，6－軸尖，7－軸尖座，8－內(nèi)殼，9－內(nèi)層光纖，10－外層光纖，11－輸入光纖束，12－輸出光纖束。
光纖式磁羅盤(pán)為圓柱體結(jié)構(gòu)，上部有一頂蓋(1)，頂蓋與環(huán)形外殼(2)為不透光體，密封安裝。磁羅盤(pán)的動(dòng)體在圓柱體內(nèi)部，由永磁鐵(3)和導(dǎo)光光纖(4)組成。永磁鐵是兩條釹鐵硼永久磁條，用磁條架聯(lián)在一起，其中間部分固定有軸承座(5)。在軸承座(5)和永磁鐵(3)的上方粘接有導(dǎo)光光纖(4)。永磁鐵(3)安放在銥合金軸尖(6)上。軸尖(6)和軸尖座(7)可隨儀器殼體一起轉(zhuǎn)動(dòng)方位，殼體內(nèi)部有透明阻尼液。軸尖座(7)和環(huán)形內(nèi)殼(8)連結(jié)在一起。內(nèi)殼(8)和外殼(2)之間豎直密排著兩層光纖。光纖的上端面形成環(huán)形圓周面。內(nèi)層光纖(9)環(huán)繞內(nèi)殼外壁，外層光纖(10)緊靠著外殼內(nèi)壁。內(nèi)層光纖(9)為輸入光纖，其下端集中成為輸入光纖束(11)，從圓柱體下部引出，并與發(fā)光管相連。外層光纖(10)為輸出光纖，其下端集中成為輸出光纖束(12)，從圓柱體下部引出，并與光電管相連。永磁鐵上粘接的導(dǎo)光光纖的兩個(gè)端面用光學(xué)樹(shù)脂處理成自聚透鏡型，分別與內(nèi)層光纖和外層光纖耦合。內(nèi)層光纖和外層光纖與導(dǎo)光光纖光絡(luò)耦合的端面經(jīng)過(guò)工藝處理，使其光傳輸強(qiáng)度隨圓周面的方位增減而增減。發(fā)光管與穩(wěn)壓電源連接，保證發(fā)光管的光輸出強(qiáng)度穩(wěn)定。發(fā)光管產(chǎn)生的光信號(hào)通過(guò)內(nèi)層光纖耦合傳遞到導(dǎo)光光纖，再由導(dǎo)光光纖耦合傳遞到外層光纖，然后傳遞給光電管。光電管與調(diào)放電路相連，輸出的光電信號(hào)經(jīng)調(diào)整放大后，直接由電壓表讀出模擬量，或者通過(guò)A／D電路進(jìn)入測(cè)控微機(jī)中。
光纖式磁羅盤(pán)工作時(shí)，儀器殼體會(huì)隨測(cè)量載體轉(zhuǎn)動(dòng)，在地磁場(chǎng)作用下永指南北的永磁體上粘接的導(dǎo)光光纖的兩端就分別與內(nèi)層光纖和外層光纖的圓周端面的不同點(diǎn)耦合，這樣，被測(cè)方位就通過(guò)由光纖傳輸?shù)墓鈴?qiáng)度檢測(cè)出來(lái)。
本實(shí)用新型所述的光纖式磁羅盤(pán)用于活動(dòng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)測(cè)向、定向，特別適于機(jī)器人、小型船只及海上浮標(biāo)等方面使用，制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有廣泛推廣應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求1.一種測(cè)量方位的磁羅盤(pán)，其特征在于利用與永磁鐵粘接的導(dǎo)光光纖傳輸?shù)墓鈴?qiáng)度來(lái)測(cè)量方位。
2.按照權(quán)利要求1所述的磁羅盤(pán)，其特征在于導(dǎo)光光纖的兩端分別與輸入光纖和輸出光纖的圓周端面相耦合。
3.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的磁羅盤(pán)，其特征在于導(dǎo)光光纖的兩個(gè)端面用光學(xué)樹(shù)脂處理成自聚透鏡型。
4.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的磁羅盤(pán)，其特征在于輸入光纖和輸出光纖沿羅盤(pán)內(nèi)殼外壁豎直排列，其端面成內(nèi)外兩個(gè)圓周面。
5.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的磁羅盤(pán)，其特征在于輸入光纖或輸出光纖與導(dǎo)光光纖相耦合的端面經(jīng)加工處理，使其耦合傳輸?shù)墓庑盘?hào)強(qiáng)度隨圓周面上耦合點(diǎn)方位的增減而增減。
6.按照權(quán)利要求1所述的磁羅盤(pán)，其特征在于永磁鐵由軸尖支持，并永指南北方向。
專(zhuān)利摘要一種利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行信號(hào)耦合以測(cè)量方位的磁羅盤(pán)，用于磁方位的非接觸式連續(xù)測(cè)量，數(shù)據(jù)讀取方便，易于處理，測(cè)量分辨率高，適于小型活動(dòng)載體(如小型船只、浮標(biāo)等)上使用。
文檔編號(hào)G01C17/00GK2087330SQ9120458
公開(kāi)日1991年10月23日 申請(qǐng)日期1991年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月28日
發(fā)明者宋成慶 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局環(huán)境保護(hù)研究所