CN111829499A - 一种基于光纤测温的高精度光纤陀螺系统及光纤环圈结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤陀螺技术领域，特别是涉及振动、温度等环境条件苛刻的高精度惯性导航技术领域。本发明公开了一种基于光纤测温的高精度光纤陀螺系统，包括光纤陀螺和光纤温度传感器，其中，光纤陀螺包括第一光纤环圈；光纤温度传感器包括由第一保偏光纤延迟环、保偏光纤温度传感头和第二保偏光纤延迟环三者组成的第二光纤环圈，保偏光纤温度传感头与第一光纤环圈紧密接触，可以实时准确测量光纤环圈温度。本发明不仅提高了温度的测量精度，而且提高了光纤陀螺的温度补偿准确度，最终实现提高高精度光纤陀螺的精度以及全温性能。

Description

一种基于光纤测温的高精度光纤陀螺系统及光纤环圈结构

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，涉及一种基于光纤测温的高精度光纤陀螺及其光纤环圈结构，其可以应用于振动、温度等苛刻环境条件下的高精度惯性导航技术领域。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应与光纤传输原理的角速率传感器，其凭借结构简单、全固态、灵敏度高、启动时间短、动态范围大、振动性能好、寿命长以及可靠性高等优点，已经广泛应用于航空、航天、航海与兵器装备等领域。

现有技术的干涉式光纤陀螺的结构中，光源发出的光波经耦合器传输到Y波导，Y波导将输入光起偏后分成顺时针和逆时针传输的两束光进入与之相连的光纤环圈。若光纤环圈发生转动时，由于萨格奈克(Sagnac)效应，正、反向两束光在光纤环圈中传输后会产生与旋转角速度Ω成正比的相位差，两束光到达Y波导干涉后转换为光强的变化，干涉光波再经耦合器到达探测器，此时光强经探测器转换为电压的变化进入信号处理电路，信号处理电路通过解调检测光强变化得到敏感光纤环圈转动的角速率信息。

理想情况下，光纤陀螺敏感的信号只有旋转角速度，然而在实际应用中，光纤陀螺工作环境温度的变化将引起光纤环圈内部光纤的折射率发生改变，当顺、逆时针方向传输的两束光波在相同时刻经历了不同的温度变化时，光纤陀螺中将产生温度致非互易相位误差，导致光纤陀螺的输出发生漂移，这是高精度光纤陀螺的主要误差源之一，也是目前影响高精度光纤陀螺全温精度的主要原因。

近年来，为了消除或减小光纤环圈中温度引起的非互易相位误差，提高光纤陀螺全温范围内的检测精度，国内外针对光纤陀螺温度漂移误差的补偿进行了各项工作，抑制措施主要包括光纤陀螺的光纤环圈缠绕方法、结构的改善及软件建模补偿等方面的内容。现阶段，改进光纤陀螺的结构和光纤环圈的绕制工艺、采取温度补偿等技术措施，已能够满足应用环境工作时间短、工作时间内温度变化范围小、温变梯度平缓、或有温控措施的0.01°/h以内中低精度光纤陀螺的应用需求。但随着高精度惯性导航技术的发展，对于航天、航空、船舶、陆用等应用来说，通常具有温度范围宽、温度条件复杂、工作时间长、精度要求高等使用要求，这就需要光纤陀螺具有在全温度范围下的精度保持能力，因此现有的技术手段虽然能部分抑制零偏漂移，但不能完全克服温度对零偏漂移的影响，已不能满足0.01°/h以上高精度光纤陀螺的应用需求。

目前，光纤环圈的缠绕方法采用多极对称绕法(如四极对称、八极对称、十六极对称等)，极大地降低了温度引起的非互易相位误差。基于绕环技术逐渐趋于相对稳定的水平，光纤环圈的重复性和一致性比较好，光纤环圈的温度性能与温度之间的关系相对稳定，便于对光纤陀螺的全温零偏进行温度补偿，因此建立光纤环圈温度性能与环境温度的关系模型，对光纤陀螺的零偏进行温度补偿是提高光纤陀螺全温精度的一项简单有效、且易实现的手段。

现阶段高精度光纤陀螺的全温性能主要由光纤环圈的温度性能决定，用于温度补偿的温度传感器多采用电子器件(如18B20、铂电阻等)直接粘接在光纤环圈的环体结构件上。采用此类温度传感器操作简单，价格便宜，但其测量精度为±0.5℃，适用于精度0.01°/h以内的中低精度光纤陀螺的温补方案中。对于精度优于0.01°/h、尤其对于精度0.001°/h以上的超高精度光纤陀螺来说，此类温度传感器已不再满足应用要求。

另外，由于温度传感器直接粘接在光纤环圈的保护外罩结构件上，当温度发生变化时，温度传感器首先测量的是结构件的温度。在图1(a)和(b)所示的高精度光纤陀螺中，其光纤环圈基本为裸环形式，光纤环圈01与保护外罩结构件02之间通过粘接胶03固定在一起。当环境温度发生变化时，外部温度首先影响结构件，由于光纤环圈01与结构件02之间只有粘接面一侧与结构件02连接，且光纤环圈01与结构件02之间间隔有粘接胶03，光纤环圈01的其余三面不与结构件02接触，温度传感器04实时测量的是结构件02的温度，环境温度是通过粘接面的热传导与结构件02的热辐射传输到光纤环圈01的，因此光纤环圈01的温度与结构件02相比要滞后，这会影响高精度光纤陀螺温度补偿的实时性与准确性，最终影响了高精度光纤陀螺的精度与全温性能。

因此，为了能够实时准确地测量高精度光纤陀螺的光纤环圈的温度，确保温度补偿的准确有效性，提高光纤陀螺的精度以及温度适应能力，需要一种其中温度传感器能与光纤环圈紧密接触的高精度光纤陀螺系统。

发明内容

为此，本发明利用Sagnac干涉原理，设计了一种基于光纤温度传感的高精度光纤陀螺系统以及光纤环圈结构，其中光纤温度传感头与光纤陀螺的光纤环圈紧密接触，实现了光纤环圈温度的实时准确测量，提高了高精度光纤陀螺的精度和温度适应能力。

本发明提供了一种用于高精度光纤陀螺系统的光纤环圈结构，包括缠绕固化成一体的第一光纤环圈和第二光纤环圈，所述第二光纤环圈布置在所述第一光纤环圈的四周；

所述第一光纤环圈的两端分别与第一Y波导的尾纤熔接，配置成输出旋转引起的非互易相移；

所述第二光纤环圈包括第一保偏光纤延迟环、保偏光纤温度传感头以及第二保偏光纤延迟环；所述保偏光纤温度传感头缠绕在所述第一光纤环圈的最外层且与所述第一光纤环圈紧密接触，同时所述保偏光纤温度传感头的两端分别与所述第一保偏光纤延迟环和所述第二保偏光纤延迟环各自的一端熔接，所述第一保偏光纤延迟环和所述第二保偏光纤延迟环各自的另一端分别与第二Y波导的尾纤熔接，配置成输出包括旋转引起的非互易相移与温度引起的偏振非互易相移的相移。

优选地，所述第二Y波导的尾纤与所述第一保偏光纤延迟环和所述第二保偏光纤延迟环之间的熔接角度均为0°；所述保偏光纤温度传感头与所述第一保偏光纤延迟环和所述第二保偏光纤延迟环之间的熔接角度均为45°。

优选地，所述第一光纤环圈和所述第二光纤环圈构成嵌套型双环结构。

优选地，所述第二光纤环圈在所述第一光纤环圈周围的缠绕层数以及每层的缠绕匝数的确定过程如下：

定义所述光纤环圈结构的内径为D_in、外径为D_out、高度为h、厚度为t＝(D_out-D_in)/2；所述第一光纤环圈和所述第二光纤环圈采用的光纤外径为a，则所述光纤环圈结构的总层数为N＝t/a，每层缠绕的光纤总匝数为M＝h/a；

在所述光纤环圈结构内部缠绕N_PC1in层所述第一保偏光纤延迟环；接着缠绕N_coil1层所述第一光纤环圈，N_coil1为4的整数倍；之后在所述第一光纤环圈外部缠绕N_out层光纤层数，N_out＝N-N_coil1-N_PC1in；

在所述第一光纤环圈每层顶部缠绕M_top匝所述第一保偏光纤延迟环，所述第一光纤环圈每层底部缠绕M_bottom匝所述第一保偏光纤延迟环，则所述第一光纤环圈每层的匝数为M_coil1＝M-M_top-M_bottom；在所述第一光纤环圈的外部紧挨所述第一光纤环圈最外层的一层上缠绕M_PC2out匝所述第二保偏光纤延迟环以及M_PCS匝所述保偏光纤温度传感头，所述保偏光纤温度传感头位于层中部；

所述光纤环圈结构中所述第一光纤环圈的长度L_c为：

所述光纤环圈结构中所述保偏光纤温度传感头的长度L为：

L＝π[D_in+(N_PC1in+N_coil1)·2a]·M_PCS

所述光纤环圈结构中所述第二保偏光纤延迟环的长度L₂为：

L₂＝π[D_in+(N_PC1in+N_coil1)·2a]·M_PC2out

所述光纤环圈结构中所述第一保偏光纤延迟环的长度L₁为：

优选地，所述光纤环圈结构采用全脱骨架形式，所述第一光纤环圈每层底部缠绕的所述第一保偏光纤延迟环的匝数M_bottom取值2～4之间；所述第一光纤环圈每层顶部缠绕的所述第一保偏光纤延迟环的匝数M_top取值M_top≤M_bottom-1，所述第一光纤环圈外部缠绕的保偏光纤温度传感头的匝数M_PCS取值由光纤温度传感器的测量精度决定；根据高精度光纤陀螺的第一光纤环圈的设计要求，所述光纤环圈结构内部缠绕所述第一保偏光纤延迟环的层数N_PC1in取值2～3之间；所述第一光纤环圈外部缠绕的光纤层数N_out取值2～3之间。

本发明还提供了一种包括上述光纤环圈结构的基于光纤测温的高精度光纤陀螺系统，包括光源、第一耦合器、光纤陀螺、光纤温度传感器以及信号处理器；所述光纤陀螺包括第二耦合器、所述第一Y波导、所述第一光纤环圈和第一探测器；所述光纤温度传感器包括第三耦合器、所述第二Y波导、所述第一保偏光纤延迟环、所述保偏光纤温度传感头、所述第二保偏光纤延迟环和第二探测器；

光源发出的光波经所述第一耦合器分成两束光波分别传输到所述第二耦合器和所述第三耦合器；所述第二耦合器发出的光波经所述第一Y波导起偏和分光后进入所述第一光纤环圈，光波经第一光纤环圈传输后在第一Y波导进行合光干涉，干涉光波经所述第二耦合器传输到所述第一探测器，所述第一探测器将接收的干涉光波转换为光纤陀螺的由旋转引起的非互易相移对应的电压信号发送给信号处理器；

所述第三耦合器发出的光波经所述第二Y波导起偏和分光后进入所述第二光纤环圈，光波经所述第一保偏光纤延迟环、所述保偏光纤温度传感头以及所述第二保偏光纤延迟环传输后，在所述第二Y波导进行合光干涉，干涉光波经所述第三耦合器传输到所述第二探测器，所述第二探测器将接收的干涉光波转换为光纤温度传感器的由旋转引起的非互易相移与温度引起的非互易相移之和对应的电压信号发送给信号处理器；

所述光纤陀螺的由旋转引起的非互易相移与所述光纤温度传感器的由旋转引起的非互易相移由同一转速信号引起；

所述信号处理器对光纤温度传感器的由旋转引起的非互易相移与温度引起的非互易相移之和对应的电压信号，以及光纤陀螺的由旋转引起的非互易相移对应的电压信号进行非互易相移信号的解调处理，解算出光纤温度传感器测量的温度值并代入光纤陀螺的输出转速的温度补偿模型中进行温度补偿处理，最后输出当前温度以及当前温度下光纤陀螺温度补偿处理后的转速信号。

优选地，所述信号处理器的具体工作过程如下：

信号处理器在检测之前对光纤陀螺和光纤温度传感器进行信号的同步处理，实时计算光纤陀螺的由旋转引起的非互易相移Δφ_S1和光纤温度传感器携带的由旋转与温度共同引起的非互易相移Δφ_TS＝Δφ_S2+Δφ_T，其中Δφ_S2为光纤温度传感器中旋转引起的非互易相移，Δφ_T为光纤温度传感器中温度引起的偏振非互易相移，

定义第一光纤环圈的长度和直径分别为L_c和D_c；第二光纤环圈的长度和直径分别为L_TS和D_TS，其中L_TS＝L₁+L+L₂，L₁为第一保偏光纤延迟环的长度、L为保偏光纤温度传感头的长度，L₂为第二保偏光纤延迟环的长度；光源的工作波长为λ；真空中的光速为c，

根据Sagnac效应，得到Δφ_S1＝(2πL_cD_c/λc)·Ω₁，Δφ_S2＝(2πL_TSD_TS/λc)·Ω₂，其中，Ω₁为光纤陀螺测量的转速，Ω₂为光纤温度传感器测量的转速，Ω₁＝Ω₂，因此

利用Δφ_S1解算出Δφ_S2，再将Δφ_S2带入Δφ_ST＝Δφ_S2+Δφ_T，解算出光纤温度传感器中温度引起的偏振非互易相移Δφ_T，最后求解出光纤温度传感器测量的第一光纤环圈的温度值，具体求解过程如下：

由基于Sagnac干涉仪的光纤温度传感器的温度引起的偏振非互易相移为Δφ_T＝Δβ₀L₀[1+C₁(T-T₀)]，因此光纤温度传感器测量的温度值T＝U·Δφ_T+V，其中，U＝1/Δβ₀L₀C₁，V＝(C₁T₀-1)/C₁，T₀为光纤陀螺的第一光纤环圈室温下的温度值；Δβ₀为温度T₀时作为保偏光纤温度传感头的保偏光纤的双折射初始值；L₀为温度T₀时保偏光纤温度传感头的长度；C₁为双折射初始值Δβ的温度系数；由Δφ_T＝Δφ_ST-Δφ_S2以及

得

因此光纤温度传感器测量的温度值为

在动态环境温度下，光纤陀螺输出转速的温度补偿模型为Ω＝D₀·K_S-B，其中D₀为未经补偿的光纤陀螺的输出数字量；K_S为与温度有关的标度因数，且有K_S＝K_S0(1+K_T·ΔT)，K_S0为常值标度因数，K_T为标度因数的温度系数，ΔT＝T-T₀为温度变化量；B为与温度有关的零偏，且有B＝B₀(1+B_T·ΔT)，B₀为常值零偏，B_T为零偏的温度系数；

将得到的第一光纤环圈的温度值T带入光纤陀螺输出转速的温度补偿模型，对光纤陀螺的输出转速进行温度补偿，光纤陀螺最后输出温度补偿后的转速。

本发明还提供了一种上述光纤环圈结构的缠绕方法，包括如下步骤：

步骤1：将长度L_c的第一光纤环圈5缠绕在分纤环I上，再从分纤环I上分一半到分纤环II上，分纤环I和分纤环II上的光纤保持为一根连续光纤；

步骤2：用保偏光纤熔接机，将长度L的保偏光纤温度传感头的两端分别与长度L₁的第一保偏光纤延迟环、长度L₂的第二保偏光纤延迟环熔接，并对两个熔接点用光纤涂敷机进行涂覆保护，组成光纤温度传感器的第二光纤环圈，其总长度为L_TS＝L₁+L+L₂；

步骤3：将长度L_TS的第二光纤环圈缠绕在分纤环III上，再从分纤环III上分一半到分纤环IV上，其中，分纤环III和分纤环IV上的光纤保持为一根连续光纤，同时保偏光纤温度传感头和第二保偏光纤延迟环在分纤环IV上；

步骤4：将分纤环I、分纤环II、分纤环III、分纤环IV以及绕环工装卡具安装在绕环机上，首先在绕环工装卡具上缠绕一层分纤环III上的光纤，使分纤环III停留在光纤环圈结构的顶部，光纤环圈结构的每层包括M匝；

步骤5：在第2层至第N_PC1in层缠绕分纤环IV上的光纤，每层缠绕M-M_top匝；在光纤环圈的顶部，第2层至第N_PC1in层的第M-M_top+1匝至第M匝分别缠绕分纤环IV上的光纤；

步骤6：第一光纤环圈的光纤从第N_PC1in+1层开始缠绕，按十六极对称方法缠绕分纤环I和分纤环II上的光纤，每层占据第M_bottom+1匝至第M-M_top匝，共缠绕M-M_top-M_bottom匝光纤；

步骤7：从第N_PC1in+1层至第N_PC1in+N_coil1层，每层的第1匝至第M_bottom匝缠绕分纤环IV上的光纤，每层的第M-M_top+1匝至第M匝缠绕分纤环III上的光纤；

步骤8：第N_PC1in+N_coil1+1层缠绕分纤环IV上的光纤，第N_PC1in+N_coil1+1层的第1匝至第M-M_PC2out-M_PCS匝为第一保偏光纤延迟环的光纤；第M-M_PC2out-M_PCS+1至第M-M_PC2out匝为保偏光纤温度传感头的光纤；第M-M_PC2out+1匝至第M匝为第二保偏光纤延迟环的光纤；

步骤9：第N_PC1in+N_coil1+2层与第N层缠绕分纤环III上的光纤；

步骤10：光纤环圈缠绕完成后，使第一光纤环圈和第二光纤环圈的四根尾纤各预留2～3m；

步骤11：对缠绕在绕环工装卡具的光纤环圈结构进行固化，将固化后的光纤环圈结构从绕环工装卡具上拆下，完成基于光纤测温的高精度光纤陀螺的嵌套型双环结构光纤环圈结构的制作。

优选地，第一光纤环圈和第二光纤环圈的光纤在缠绕过程中，采用光纤带胶缠绕或光纤不带胶缠绕，其中采用光纤不带胶缠绕结束后采用浸胶方式或每层刷胶方式，缠绕结束后，对光纤环圈结构进行多余胶液的清理。

优选地，步骤11中，利用紫外光固化或热固化胶对缠绕在绕环工装卡具的光纤环圈结构进行固化。

本发明的有益效果：

1)本发明将光纤温度传感头缠绕在光纤陀螺的光纤环圈最外层并且紧密接触，能够实时准确地测量高精度光纤陀螺的光纤环圈的温度，从而不仅提高了温度的测量精度，而且提高了光纤陀螺的温度补偿准确度，最终能够提高高精度光纤陀螺的精度以及全温性能；

2)本发明光纤温度传感器采用相位检测技术，具有检测精度高、线性度好的优点，可实现优于0.01℃的高精度温度测量，不同的测量精度可通过调节保偏光纤温度传感头的长度实现；

3)本发明光纤温度传感器的光纤环圈分布在光纤陀螺的光纤环圈的四周，可对光纤陀螺的光纤环圈起温度和振动的缓冲保护作用。

附图说明

图1为现有技术的光纤环圈与支撑保护结构件之间的粘接示意图；

图2为本发明实施例的基于光纤测温的高精度光纤陀螺系统结构示意图；

图3为本发明实施例的光纤环圈结构的排纤示意图；

图4为本发明实施例的十六极对称绕法示意图。

附图中：

01-光纤环圈；02-结构件；03-粘结胶；04-温度传感器；1-光源；2-第一耦合器(1x2)；3-第二耦合器(1x2)；4-第一Y波导(第一Y波导集成光学调制器的简称)；5-第一光纤环圈；6-第一探测器；7-第三耦合器(1x2)；8-第二Y波导(第二Y波导集成光学调制器的简称)；9-第一保偏光纤延迟环；10-保偏光纤温度传感头；11-第二保偏光纤延迟环；12-第二探测器；13-第一前放电路；14-第一A/D转换器；15-第一驱动电路；16-第一D/A转换器；17-第二前放电路；18-第二A/D转换器；19-第二驱动电路；20-第二D/A转换器；21-数字信号处理模块；22-绕环工装卡具。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本发明，应该理解，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图2所示，本实施例提供的基于光纤测温的高精度光纤陀螺系统，包括光源1、第一耦合器2、光纤陀螺、光纤温度传感器以及信号处理器。光纤陀螺包括第二耦合器3、第一Y波导4、第一光纤环圈5和第一探测器6，其中第一光纤环圈5的两端分别与第一Y波导4的尾纤熔接。光纤温度传感器包括第三耦合器7、第二Y波导8、第一保偏光纤延迟环9、保偏光纤温度传感头10、第二保偏光纤延迟环11和第二探测器12，其中，保偏光纤温度传感头10两端分别与第一保偏光纤延迟环9和第二保偏光纤延迟环11各自的一端熔接，三者组成光纤温度传感器的第二光纤环圈。在本实施例中，保偏光纤温度传感头10两端与第一保偏光纤延迟环9和第二保偏光纤延迟环11之间的熔接角度均为45°，即它们之间的偏振主轴均成45°对接，此外，第二Y波导8的尾纤与第一保偏光纤延迟环9和第二保偏光纤延迟环11之间的熔接角度均为0°，即它们之间的偏振主轴成0°对接。

图2中也示出了本发明高精度光纤陀螺系统的光路结构，光源1发出的光波经第一耦合器2分成两束光波分别传输到第二耦合器3和第三耦合器7。第二耦合器3发出的光波经第一Y波导4起偏和分光后进入第一光纤环圈5，第一光纤环圈5中的顺时针和逆时针方向传输的两束光波经第一光纤环圈5传输后在第一Y波导6进行合光干涉，干涉光波经第二耦合器2传输到第一探测器6，第一探测器6将接收的干涉光波转换电压信号发送给信号处理器。本发明光纤陀螺利用Sagnac干涉仪光路的互易性，当存在转动角速度时，Sagnac干涉仪测量的仅是由旋转引起的非互易相移，从而可以实现转动角速度的测量。因此，第一探测器6输出的电压信号携带了光纤陀螺的由旋转引起的旋转非互易相移信息。

第三耦合器7发出的光波经第二Y波导8起偏和分光后进入第二光纤环圈，顺时针和逆时针方向传输的两束光波经第一保偏光纤延迟环9、保偏光纤温度传感头10以及第二保偏光纤延迟环11传输后，在第二Y波导8进行合光干涉，干涉光波经第三耦合器7传输到第二探测器12，第二探测器12将接收的干涉光波转换为电压信号发送给信号处理器。本发明光纤温度传感器利用Sagnac干涉仪光路的偏振非互易性对温度进行测试，当温度场作用在保偏光纤温度传感头10时，在其中会产生偏振非互易相移，这个相移与作用在保偏光纤温度传感头10上的温度成线性比例关系，采用与光纤陀螺相同的位相检测电路测量由温度引起的相移，可以实现温度的测量。因此，第二探测器12输出的电压信号携带了光纤温度传感器的由温度引起的偏振非互易相移信息和由旋转引起的旋转非互易相移信息。

如图2所示，本发明的信号处理器包括第一前放电路13、第一A/D转换器14、第一驱动电路15、第一D/A转换器16、第二前放电路17、第二A/D转换器18、第二驱动电路19、第二D/A转换器20、数字信号处理模块21。其中，第一前放电路13分别与第一探测器6和第一A/D转换器14电性连接，第一A/D转换器14与数字信号处理模块21电性连接，第一D/A转换器16与数字信号处理模块21电性连接，第一驱动电路15分别与第一D/A转换器16和第一Y波导6电性连接；同样地，第二前放电路17分别与第二探测器12和第二A/D转换器18电性连接，第二A/D转换器18与数字信号处理模块21电性连接，第二D/A转换器20与数字信号处理模块21电性连接，第二驱动电路19分别与第二D/A转换器20和第二Y波导8电性连接。

特别地，光纤陀螺与光纤温度传感器的旋转非互易相移是由同一个转速信号引起。基于此，可以将光纤陀螺的输出相移带入光纤温度传感器的输出相移，消除光纤温度传感器中的由旋转引起的非互易相移后得出仅由温度引起的偏振非互易相移，然后再利用偏振非互易相移得出温度信息；之后将温度信息带入光纤陀螺的温度补偿模型，对光纤陀螺的输出进行温度补偿，最后得出温度补偿后的高精度光纤陀螺测量的旋转角速度信息。

具体实现过程如下：

首先在检测之前，利用信号处理器对光纤陀螺和光纤温度传感器进行信号的同步处理，然后实时计算光纤陀螺携带的由转速Ω₁引起的非互易相移Δφ_S1和光纤温度传感器携带的由转速Ω₂与温度共同作用的非互易相移Δφ_TS＝Δφ_S2+Δφ_T，其中Δφ_S2为光纤温度传感器中转速Ω₂引起的非互易相移，Δφ_T为光纤温度传感器中温度引起的偏振非互易相移。

假设光纤陀螺的第一光纤环圈5的长度和直径分别为L_c和D_c；光纤温度传感器的第二光纤环圈的长度和直径分别为L_TS和D_TS，其中L_TS＝L₁+L+L₂，L₁为第一保偏光纤延迟环的长度、L为保偏光纤温度传感头的长度，L₂为第二保偏光纤延迟环的长度；光源的工作波长为λ；真空中的光速为c。根据Sagnac效应的相关推导可得：Δφ_S1＝(2πL_cD_c/λc)·Ω₁，Δφ_S2＝(2πL_TSD_TS/λc)·Ω₂，由于光纤陀螺和光纤温度传感器测量的转速相等，即Ω₁＝Ω₂，因此有

利用Δφ_S1解算出Δφ_S2，再将Δφ_S2带入Δφ_ST＝Δφ_S2+Δφ_T，就可利用光纤温度传感器的干涉光强解算出由温度引起的偏振非互易相移Δφ_T＝Δφ_ST-Δφ_S2，最后得出测量的温度值T，具体计算过程如下：

1)在光纤陀螺中，假设光源输出的光功率为2I₀，忽略第一耦合器2的损耗，采用±π/2方波调制的光纤陀螺调制后的信号为ΔI_out1＝I₀/4·sinΔφ_S1，解调后得旋转引起的非互易相移为Δφ_S1＝arcsin(4ΔI_out1/I₀)；

2)在光纤温度传感器中，采用±π/2方波调制的光纤温度传感器调制后的信号为ΔI_out2＝I₀/4·sinΔφ_ST，解调后得旋转引起的非互易相移与温度引起的偏振非互易相移总和为Δφ_ST＝arcsin(4ΔI_out2/I₀)；

3)由基于Sagnac干涉仪的光纤温度传感原理得，温度引起的偏振非互易相移为Δφ_T＝Δβ₀L₀[1+C₁(T-T₀)]，因此得光纤温度传感器测量的温度值T＝U·Δφ_T+V，其中U＝1/Δβ₀L₀C₁，V＝(C₁T₀-1)/C₁，T₀为光纤陀螺的第一光纤环圈5室温下的温度值；Δβ₀为温度T₀时作为保偏光纤温度传感头10的保偏光纤的双折射初始值；L₀为温度T₀时保偏光纤温度传感头10的长度；C₁为双折射初始值Δβ的温度系数。由Δφ_T＝Δφ_ST-Δφ_S2以及

得

因此本发明的高精度光纤陀螺系统中光纤温度传感器测量的温度值为

将步骤1)和2)中解算出的Δφ_S1与Δφ_ST带入后得到测量的温度值：

T＝U·[arcsin(4ΔI_out2/I₀)-(L_TSD_TS/L_cD_c)·arcsin(4ΔI_out1/I₀)]+V。

进一步，将解算出的温度值T带入光纤陀螺输出转速的温度补偿模型，对光纤陀螺的输出转速进行温度补偿，最后基于光纤测温的高精度光纤陀螺输出温度补偿后的实际转速和对应的实时温度值。

在动态环境温度下，高精度光纤陀螺输出转速的温度补偿模型为Ω＝D₀·K_S-B，其中D₀为未经补偿的光纤陀螺的输出数字量；K_S为与温度有关的标度因数，且有K_S＝K_S0(1+K_T·ΔT)，K_S0为常值标度因数，K_T为标度因数的温度系数，ΔT＝T-T₀为温度变化量；B为与温度有关的零偏，且有B＝B₀(1+B_T·ΔT)，B₀为常值零偏，B_T为零偏的温度系数。

特别地，本发明的光纤环圈结构具有测转速和测温度双功能的嵌套型双环结构，如图3所示，光纤温度传感器光纤环圈(即第一保偏光纤延迟环9、保偏光纤温度传感头10和第二保偏光纤延迟环11三者组成的第二光纤环圈)缠绕在光纤陀螺的光纤环圈(即第一光纤环圈5)的周围，其中，保偏光纤传感头10缠绕在第一光纤环圈5的最外层且与第一光纤环圈5紧密接触，以用于测量第一光纤环圈5的实时温度。

下面结合具体参数来进一步说明本发明的光纤环圈结构。

在本实施例中，基于光纤测温的高精度光纤陀螺的精度为0.001°/h，其光纤环圈结构的内径为93mm、外径为113mm、高度为14mm；用于测量转速的第一光纤环圈5与用于测量温度的第二光纤环圈形成一个具有转速和温度同时测量的嵌套型双环结构整体。优选地，为保证光纤环圈结构内部光纤的排列整齐性，第一光纤环圈5和构成第二光纤环圈的第一保偏光纤延迟环9、保偏光纤温度传感头10以及第二保偏光纤延迟环11采用的光纤外径尺寸一致。本实施例中的嵌套型双环光纤环圈结构采用外径135μm的光纤，即光纤陀螺的第一光纤环圈5、光纤温度传感器的第一保偏光纤延迟环9、保偏光纤温度传感头10以及第二保偏光纤延迟环11采用的光纤外径均为135μm。对于内径为93mm、外径为113mm、高度为14mm的高精度光纤陀螺的光纤环圈结构，采用外径135μm的光纤时，每层可绕103匝光纤，共绕70层。

图3示出了本实施例光纤环圈结构内部的排纤示意图，如图所示，光纤温度传感器的第二光纤环圈的光纤整齐地排列在光纤陀螺的第一光纤环圈5的周围，光纤的缠绕从第二光纤环圈总长L_TS的中点处开始。从光纤环圈结构的层进方向看，内部3层(即从内部开始数第1层至第3层)缠绕的是第一保偏光纤延迟环9的光纤，外部两层(即第69层和第70层)是第一保偏光纤延迟环11的光纤；第68层的第1匝至第51匝(从底部开始数)为第一保偏光纤延迟环9的光纤；第52匝为保偏光纤温度传感头10的光纤；第53匝至第103匝为第二保偏光纤延迟环11的光纤；从光纤环圈的排纤方向，顶部3层和底层4层均为第一保偏光纤延迟环9的光纤。根据上述排纤布置，可以使光纤陀螺的第一光纤环圈5嵌套在光纤温度传感器的第二光纤环圈的内部，其中，第一光纤环圈5共64层，每层96匝光纤。通过计算，本实施例中用于测量转速的光纤陀螺的第一光纤环圈5的长度L_c为1974.9m；光纤温度传感器中第一保偏光纤延迟环9的长度L₁为324.5m、保偏光纤温度传感头的长度L为34.9cm，第二保偏光纤延迟环11的长度L₂为17.8m。

特别地，本发明的光纤环圈结构采用全脱骨架形式，即光纤环圈结构制作(包括分纤、绕环、固化等)完成后，将光纤环圈结构与绕环工装卡具22分离，只留由光纤和填充胶组成的固态形状的裸光纤环圈。在光纤陀螺的制作过程中，通常需要将裸光纤环圈粘接在支撑保护结构件上，因此优选地将光纤环圈结构的底部作为光纤环圈结构与支撑保护结构件的粘接面。在本实施例中，由于粘接胶及支撑保护结构件的热膨胀系数与第一光纤环圈5以及第二光纤环圈的热膨胀系数不同，因此在光纤环圈结构底部缠绕4层第二光纤环圈的光纤(如上述缠绕4层第一保偏光纤延迟环9)，当温度发生变化时，利用最底层的第二光纤环圈的光纤对内部的第二光纤环圈以及第一光纤环圈5的光纤起到温度和应力的缓冲作用，尽量使第一光纤环圈5受到缠绕在周围的第二光纤环圈的温度缓冲作用相同，同时减小光纤环圈结构粘接面的应力对第一光纤环圈5的作用，提高第一光纤环圈5的抗振性能。

优选地，本实施例中第一光纤环圈5的光纤缠绕从其长度L_c中点处开始，采用十六极对称绕法。在其他实施例中，第一光纤环圈5也可采用四极对称、八极对称、多极交叉对称等缠绕方法。

下面结合图3和图4详细说明本实施例中嵌套型双环结构的光纤环圈缠绕方法，具体过程如下：

步骤1：按工艺要求的长度L_c将第一光纤环圈5需要的光纤缠绕在分纤环I上，再从分纤环I上分一半到分纤环II上，不打断光纤，保持光纤的完整性，即分纤环I、分纤环II两只分纤环上的光纤保持为一根光纤。

步骤2：按工艺要求截取长度L₁的第一保偏光纤延迟环9、长度L的保偏光纤温度传感头以及长度L₂的第二保偏光纤延迟环11的光纤，然后用保偏光纤熔接机将保偏光纤温度传感头10与第一保偏光纤延迟环9、第二保偏光纤延迟环11按偏振主轴的45°进行熔接，并对两个熔接点用光纤涂敷机进行涂覆保护，组成光纤温度传感器的第二光纤环圈的光纤，总长度为L_TS＝L₁+L+L₂。

步骤3：将长度L_TS的第二光纤环圈缠绕在分纤环III上，再从分纤环III上分一半到分纤环IV上，其中，分纤环III和分纤环IV上的光纤保持为一根连续光纤，同时保偏光纤温度传感头10与第二保偏光纤延迟环11在分纤环IV上。

步骤4：将分纤环I、分纤环II、分纤环III、分纤环IV以及绕环工装卡具22安装在绕环机上，首先在绕环工装卡具22上缠绕一层分纤环III上的光纤，即缠绕103匝后停止，使分纤环III停留在光纤环圈结构的顶部，用于顶部3层光纤的缠绕。

步骤5：第2层和第3层缠绕分纤环IV上的光纤，每层缠绕100匝；在光纤环圈结构的顶部，第2层和第3层的第101匝至第103匝分别缠绕分纤环III上的光纤。

步骤6：第一光纤环圈5的光纤从第4层开始缠绕，按十六极对称方法缠绕分纤环I和分纤环II上的光纤，每层占据第5匝至第100匝，共缠绕96匝光纤，从第4层开始至第67层结束，共缠绕4个十六极对称单元，完成第一光纤环圈5的光纤缠绕。十六极对称绕法如图4所示，以ABBA-BAAB-BAAB-ABBA的形式为一个十六极对称单元，其中，A代表分纤环I上的光纤，B代表分纤环II上的光纤。

步骤7：从第4层至第67层，每层的第1匝至第4匝缠绕分纤环IV上的光纤，每层的第101匝至第103匝缠绕分纤环III上的光纤；

步骤8：第68层缠绕分纤环IV上的光纤，第68层的第1匝至第51匝为第一保偏光纤延迟环9的光纤；第52匝为保偏光纤温度传感头10的光纤；第53匝至第103匝为第二保偏光纤延迟环11的光纤。

步骤9：第69层与第70层缠绕分纤环III上的光纤，每层缠绕103匝。

步骤10：光纤环圈缠绕完成后，使第一光纤环圈和第二光纤环圈的四根尾纤各预留2～3m；

步骤11：对缠绕在绕环工装卡具的光纤环圈结构进行紫外光固化(也可采用热固化胶或者其他方式的固化胶)，将固化后的光纤环圈结构从绕环工装卡具上拆下，完成基于光纤测温的高精度光纤陀螺的嵌套型双环结构光纤环圈结构的制作。

特别地，第一光纤环圈5和第二光纤环圈的光纤在缠绕过程中，可以采用光纤带胶缠绕或光纤不带胶缠绕，采用光纤不带胶缠绕结束后采用浸胶方式或每层刷胶方式，缠绕结束后，对光纤环圈结构进行多余胶液的清理。

本发明可实现第一光纤环圈5的温度的实时准确测量，由此不仅提高了温度的测量精度，而且提高了光纤陀螺的温度补偿准确度，最终能够提高高精度光纤陀螺的精度以及全温性能。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例作出若干变型和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于高精度光纤陀螺系统的光纤环圈结构，其特征在于，包括缠绕固化成一体的第一光纤环圈(5)和第二光纤环圈，所述第二光纤环圈布置在所述第一光纤环圈(5)的四周；

所述第一光纤环圈(5)的两端分别与第一Y波导(4)的尾纤熔接，配置成输出旋转引起的非互易相移；

所述第二光纤环圈包括第一保偏光纤延迟环(9)、保偏光纤温度传感头(10)以及第二保偏光纤延迟环(11)；所述保偏光纤温度传感头(10)缠绕在所述第一光纤环圈(5)的最外层且与所述第一光纤环圈(5)紧密接触，同时所述保偏光纤温度传感头(10)的两端分别与所述第一保偏光纤延迟环(9)和所述第二保偏光纤延迟环(11)各自的一端熔接，所述第一保偏光纤延迟环(9)和所述第二保偏光纤延迟环(11)各自的另一端分别与第二Y波导(8)的尾纤熔接，配置成输出包括旋转引起的非互易相移与温度引起的偏振非互易相移的相移。

2.根据权利要求1所述的光纤环圈结构，其特征在于，所述第二Y波导(8)的尾纤与所述第一保偏光纤延迟环(9)和所述第二保偏光纤延迟环(11)之间的熔接角度均为0°；所述保偏光纤温度传感头(10)与所述第一保偏光纤延迟环(9)和所述第二保偏光纤延迟环(11)之间的熔接角度均为45°。

3.根据权利要求1或2所述的光纤环圈结构，其特征在于，所述第一光纤环圈(5)和所述第二光纤环圈构成嵌套型双环结构。

4.根据权利要求3所述的光纤环圈结构，其特征在于，所述第二光纤环圈在所述第一光纤环圈(5)周围的缠绕层数以及每层的缠绕匝数的确定过程如下：

定义所述光纤环圈结构的内径为D_in、外径为D_out、高度为h、厚度为t＝(D_out-D_in)/2；所述第一光纤环圈(5)和所述第二光纤环圈采用的光纤外径为a，则所述光纤环圈结构的总层数为N＝t/a，每层缠绕的光纤总匝数为M＝h/a；

在所述光纤环圈结构内部缠绕N_PC1in层所述第一保偏光纤延迟环(9)；接着缠绕N_coil1层所述第一光纤环圈(5)，N_coil1为4的整数倍；之后在所述第一光纤环圈(5)外部缠绕N_out层光纤层数，N_out＝N-N_coil1-N_PC1in；

在所述第一光纤环圈(5)每层顶部缠绕M_top匝所述第一保偏光纤延迟环(9)，所述第一光纤环圈(5)每层底部缠绕M_bottom匝所述第一保偏光纤延迟环(9)，则所述第一光纤环圈(5)每层的匝数为M_coil1＝M-M_top-M_bottom；在所述第一光纤环圈(5)的外部紧挨所述第一光纤环圈(5)最外层的一层上缠绕M_PC2out匝所述第二保偏光纤延迟环(11)以及M_PCS匝所述保偏光纤温度传感头(10)，所述保偏光纤温度传感头(10)位于层中部；

所述光纤环圈结构中所述第一光纤环圈(5)的长度L_c为：

所述光纤环圈结构中所述保偏光纤温度传感头(10)的长度L为：

L＝π[D_in+(N_PC1in+N_coil1)·2a]·M_PCS

所述光纤环圈结构中所述第二保偏光纤延迟环(11)的长度L₂为：

L₂＝π[D_in+(N_PC1in+N_coil1)·2a]·M_PC2out

所述光纤环圈结构中所述第一保偏光纤延迟环(9)的长度L₁为：

5.根据权利要求4所述的光纤环圈结构，其特征在于，所述光纤环圈结构采用全脱骨架形式，所述第一光纤环圈(5)每层底部缠绕的所述第一保偏光纤延迟环(9)的匝数M_bottom取值2～4之间；所述第一光纤环圈(5)每层顶部缠绕的所述第一保偏光纤延迟环(9)的匝数M_top取值M_top≤M_bottom-1；所述第一光纤环圈(5)外部缠绕的所述保偏光纤温度传感头(10)的匝数M_PCS取值由光纤温度传感器的测量精度决定；所述光纤环圈结构内部缠绕所述第一保偏光纤延迟环(9)的层数N_PC1in取值2～3之间；所述第一光纤环圈(5)外部缠绕的光纤层数N_out取值2～3之间。

6.一种包括权利要求1-5之一所述的光纤环圈结构的高精度光纤陀螺系统，其特征在于，包括光源(1)、第一耦合器(2)、光纤陀螺、光纤温度传感器以及信号处理器；所述光纤陀螺包括第二耦合器(3)、所述第一Y波导(4)、所述第一光纤环圈(5)和第一探测器(6)；所述光纤温度传感器包括第三耦合器(7)、所述第二Y波导(8)、所述第一保偏光纤延迟环(9)、所述保偏光纤温度传感头(10)、所述第二保偏光纤延迟环(11)和第二探测器(12)；

所述光源(1)发出的光波经所述第一耦合器(2)分成两束光波分别传输到所述第二耦合器(3)和所述第三耦合器(7)；所述第二耦合器(3)发出的光波经所述第一Y波导(4)起偏和分光后进入所述第一光纤环圈(5)，光波经所述第一光纤环圈(5)传输后在所述第一Y波导(4)进行合光干涉，干涉光波经所述第二耦合器(3)传输到所述第一探测器(6)，所述第一探测器(6)将接收的干涉光波转换为光纤陀螺的由旋转引起的非互易相移对应的电压信号发送给信号处理器；

所述第三耦合器(7)发出的光波经所述第二Y波导(8)起偏和分光后进入所述第二光纤环圈，光波经所述第一保偏光纤延迟环(9)、所述保偏光纤温度传感头(10)以及所述第二保偏光纤延迟环(11)传输后，在所述第二Y波导(8)进行合光干涉，干涉光波经所述第三耦合器(7)传输到所述第二探测器(12)，所述第二探测器(12)将接收的干涉光波转换为光纤温度传感器的由旋转引起的非互易相移与温度引起的非互易相移之和对应的电压信号发送给信号处理器；

所述光纤陀螺的由旋转引起的非互易相移与所述光纤温度传感器的由旋转引起的非互易相移由同一转速信号引起；

所述信号处理器对光纤温度传感器的由旋转引起的非互易相移与温度引起的非互易相移之和对应的电压信号，以及光纤陀螺的由旋转引起的非互易相移对应的电压信号进行非互易相移信号的解调处理，解算出光纤温度传感器测量的温度值并代入光纤陀螺的输出转速的温度补偿模型中进行温度补偿处理，最后输出当前温度以及当前温度下光纤陀螺温度补偿处理后的转速信号。

7.根据权利要求6所述的基于光纤测温的高精度光纤陀螺系统，其特征在于，所述信号处理器的具体工作过程如下：

所述信号处理器在检测之前对光纤陀螺和光纤温度传感器进行信号的同步处理，实时计算光纤陀螺的由旋转引起的非互易相移Δφ_S1和光纤温度传感器的由旋转与温度共同引起的非互易相移Δφ_TS＝Δφ_S2+Δφ_T，其中Δφ_S2为光纤温度传感器中旋转引起的非互易相移，Δφ_T为光纤温度传感器中温度引起的偏振非互易相移，

定义所述第一光纤环圈(5)的长度和直径分别为L_c和D_c；第二光纤环圈的长度和直径分别为L_TS和D_TS，其中L_TS＝L₁+L+L₂，L₁为第一保偏光纤延迟环(9)的长度、L为保偏光纤温度传感头(10)的长度，L₂为第二保偏光纤延迟环(11)的长度；光源(1)的工作波长为λ；真空中的光速为c，

根据Sagnac效应，得到Δφ_S1＝(2πL_cD_c/λc)·Ω₁，Δφ_S2＝(2πL_TSD_TS/λc)·Ω₂，其中，Ω₁为光纤陀螺测量的转速，Ω₂为光纤温度传感器测量的转速，Ω₁＝Ω₂，因此

利用Δφ_S1解算出Δφ_S2，再将Δφ_S2带入Δφ_ST＝Δφ_S2+Δφ_T，解算出光纤温度传感器中温度引起的偏振非互易相移Δφ_T，最后求解出光纤温度传感器测量的第一光纤环圈(5)的温度值T，具体求解过程如下：

由基于Sagnac干涉仪的光纤温度传感器的温度引起的偏振非互易相移为Δφ_T＝Δβ₀L₀[1+C₁(T-T₀)]，因此光纤温度传感器测量的温度值T＝U·Δφ_T+V，其中，U＝1/Δβ₀L₀C₁，V＝(C₁T₀-1)/C₁，T₀为第一光纤环圈(5)室温下的温度值；Δβ₀为温度T₀时作为保偏光纤温度传感头(10)的保偏光纤的双折射初始值；L₀为温度T₀时保偏光纤温度传感头(10)的长度；C₁为双折射初始值Δβ的温度系数；由Δφ_T＝Δφ_ST-Δφ_S2以及

得

因此光纤温度传感器测量的温度值为

在动态环境温度下，光纤陀螺输出转速的温度补偿模型为Ω＝D₀·K_S-B，其中D₀为未经补偿的光纤陀螺的输出数字量；K_S为与温度有关的标度因数，且有K_S＝K_S0(1+K_T·ΔT)，K_S0为常值标度因数，K_T为标度因数的温度系数，ΔT＝T-T₀为温度变化量；B为与温度有关的零偏，且有B＝B₀(1+B_T·ΔT)，B₀为常值零偏，B_T为零偏的温度系数；

将得到的第一光纤环圈的温度值T代入光纤陀螺输出转速的温度补偿模型，对光纤陀螺的输出转速进行温度补偿，光纤陀螺最后输出温度补偿后的转速。

8.一种权利要求1-5之一所述的光纤环圈结构的缠绕方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将长度L_c的第一光纤环圈(5)缠绕在分纤环I上，再从分纤环I上分一半到分纤环II上，分纤环I和分纤环II上的光纤保持为一根连续光纤；

步骤2：将长度L的保偏光纤温度传感头(10)的两端分别与长度L₁的第一保偏光纤延迟环(9)、长度L₂的第二保偏光纤延迟环(11)熔接，组成光纤温度传感器的第二光纤环圈，总长度为L_TS＝L₁+L+L₂；

步骤3：将步骤S2中组成的长度L_TS的第二光纤环圈缠绕在分纤环III上，再从分纤环III上分一半到分纤环IV上，其中，分纤环III和分纤环IV上的光纤保持为一根连续光纤，同时保偏光纤温度传感头(10)与第二保偏光纤延迟环(11)在分纤环IV上；

步骤4：将分纤环I、分纤环II、分纤环III、分纤环IV以及绕环工装卡具(22)安装在绕环机上，首先在绕环工装卡具(22)上缠绕一层分纤环III上的光纤，使分纤环III停留在光纤环圈结构的顶部，光纤环圈结构的每层包括M匝；

步骤5：在第2层至第N_PC1in层缠绕分纤环IV上的光纤，每层缠绕M-M_top匝，M_top为第一光纤环圈(5)每层顶部缠绕的第一保偏光纤延迟环(9)的匝数；在第一光纤环圈(5)的顶部，第2层至第N_PC1in层的第M-M_top+1匝至第M匝分别缠绕分纤环IV上的光纤；

步骤6：第一光纤环圈(5)的光纤从第N_PC1in+1层开始缠绕，按十六极对称方法缠绕分纤环I和分纤环II上的光纤，每层占据第M_bottom+1匝至第M-M_top匝，共缠绕M-M_top-M_bottom匝光纤，M_bottom为第一光纤环圈(5)每层底部缠绕的第一保偏光纤延迟环(9)的匝数；

步骤7：从第N_PC1in+1层至第N_PC1in+N_coil1层，每层的第1匝至第M_bottom匝缠绕分纤环IV上的光纤，每层的第M-M_top+1匝至第M匝缠绕分纤环III上的光纤，N_coil1为第一光纤环圈(5)的缠绕层数；

步骤8：第N_PC1in+N_coil1+1层缠绕分纤环IV上的光纤，第N_PC1in+N_coil1+1层的第1匝至第M-M_PC2out-M_PCS匝为第一保偏光纤延迟环(9)的光纤；第M-M_PC2out-M_PCS+1至第M-M_PC2out匝为保偏光纤温度传感头(10)的光纤；第M-M_PC2out+1匝至第M匝为第二保偏光纤延迟环(11)的光纤，M_PC2out为在第一光纤环圈(5)的外部缠绕的第二保偏光纤延迟环(11)的匝数，M_PCS为在第一光纤环圈(5)的外部缠绕的保偏光纤温度传感头(10)的匝数；

步骤9：第N_PC1in+N_coil1+2层与第N层缠绕分纤环III上的光纤，N为所述光纤环圈结构的总层数；

步骤10：光纤环圈缠绕完成后，使第一光纤环圈(5)和第二光纤环圈的四根尾纤各预留2～3m；

步骤11：对缠绕在绕环工装卡具(22)的光纤环圈结构进行固化，将固化后的光纤环圈结构从绕环工装卡具(22)上拆下，完成基于光纤测温的高精度光纤陀螺的嵌套型双环结构光纤环圈结构的制作。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第一光纤环圈(5)和第二光纤环圈的光纤在缠绕过程中，采用光纤带胶缠绕或光纤不带胶缠绕，其中采用光纤不带胶缠绕结束后采用浸胶方式或每层刷胶方式，缠绕结束后，对光纤环圈结构进行多余胶液的清理。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，步骤11中，利用紫外光固化或热固化胶对缠绕在绕环工装卡具(22)的光纤环圈结构进行固化。

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