專利名稱：一種激光陀螺腔長控制反射鏡組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于激光陀螺技術，涉及一種激光陀螺腔長控制反射鏡組件。
背景技術：
激光陀螺是基于Sagnac效應，依靠測量諧振腔內正、反兩束激光的頻差來測量載 體相對于慣性空間的轉角。激光陀螺因其瞬時啟動、抗沖擊振動等優(yōu)點，是目前捷聯(lián)慣性導 航系統(tǒng)的首選慣性傳感器，已大量應用于軍事和民用領域。高低溫是影響激光陀螺性能的主要因素之一，制約著激光陀螺的應用，在激光陀 螺中配置腔長控制鏡，可以補償由于溫度變化引起的激光陀螺諧振腔腔長的變化，使得諧 振腔腔長保持恒定。請參閱圖1，其是一種現(xiàn)有技術激光陀螺抓卡式腔長控制反射鏡組件的半剖圖。所 述抓卡式腔長控制反射鏡組件由環(huán)槽形薄筋結構槽片1、筋片2、抓卡支架3、壓電陶瓷片5 和絲桿6組成。其中，所述環(huán)槽形薄筋結構槽片1嵌設在抓卡支架3內，且筋片2貼在環(huán)槽 形薄筋結構槽片1的外底部，壓電陶瓷片設置在環(huán)槽形薄筋結構槽片1的薄筋環(huán)面7的上 下兩側，而絲桿6頂部通過抓卡支架3中心孔的螺紋壓在筋片2上。該結構卡式腔長控制反射鏡組件的抓卡支架3和絲桿6為金屬材料，膨脹系數(shù)較 高，而槽形薄筋結構槽片1和筋片2為零膨脹材料的微晶玻璃材料，當環(huán)境溫度變化時，由 于膨脹系數(shù)差異，將造成附加應力，使得壓電陶瓷的位移效率降低，如果應力不對稱，將引 起槽形薄筋結構槽片1的反射面產生附加歪斜扭偏，因此受溫差影響大。而且金屬抓卡支 架3雖然設計了薄筋環(huán)面7，使其在壓電陶瓷片5作用下易產生形變，但由于支架金屬材料 自身的熱膨脹影響，會抵消壓電陶瓷片5的部份壓電效應，降低腔長控制反射鏡組件的形 變效率。另外，絲桿6頂部會沿軸向移動，在振動環(huán)境下容易導致絲桿6頂部壓力卸載，從 而失去反射鏡腔長微位移補償作用，甚至因導致絲桿6頂部撞擊，導致筋片2接觸面破碎， 因此可靠性欠佳。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術激光陀螺腔長控制反射鏡組件受溫差影響 大，熱膨脹不匹配導致的應力、振動環(huán)境下可靠性較低的問題，本發(fā)明提供了一種具有較高 抗歪斜扭偏能力和微位移效率，可靠性較佳的激光陀螺腔長控制反射鏡組件。本發(fā)明的技術方案是一種激光陀螺腔長控制反射鏡組件，其包括驅動支架、軸向 變形筋片、反射鏡基體，其中，所述反射鏡基體、驅動支架、軸向變形筋片由零膨脹系數(shù)的微 晶玻璃材料制成，所述反射鏡基體和驅動支架均為上下端開槽的軸對稱圓柱體結構，二者 的形狀尺寸一直，且各自中心柱與環(huán)形圓柱體的上、下端面均在同一個平面內，所述驅動支 架和反射鏡基體由軸向變形筋片連接固定，且三者共軸，所述反射鏡基體中心柱下端面鍍 有若干層介質膜，用于反射激光陀螺諧振腔內光束，所述驅動支架的臨近其上端面處設有 薄筋片，該薄筋片的上、下面均連接固定有環(huán)形壓電陶瓷片。
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所述驅動支架和反射鏡基體的環(huán)形圓柱體側壁均設置有出氣孔。所述軸向變形筋片上端面和下端面通過粘接的方式分別與驅動支架下端面和反 射鏡基體上端面連接固定。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明激光陀螺腔長控制反射鏡組件為中心對稱結構，其 零件驅動支架、軸向變形筋片、反射基體均由微晶玻璃材料制成，且三者共軸。除壓電陶瓷 外，所述反射鏡組件由同種材料制成，解決了不同材料因熱膨脹系數(shù)不同引起的問題，特別 是采用零膨脹的微晶玻璃材料，實現(xiàn)了熱膨脹引起的應力最小，極大提高了抗歪斜扭偏能 力。同時發(fā)射鏡組件的裝配連接位置在軸向中心位置，消除了裝配應力對驅動支架和反射 鏡基體上的薄筋片的影響，同時，因為整個組件全部為固定約束，增強了抗振動能力。驅動 支架和反射基體結構、尺寸完全相同，差別之處僅在于中心柱是否鍍膜，本質上為同一基 體，加工一致性較好，適合批量生產。因此本發(fā)明提高了腔長控制反射鏡的抗歪斜扭偏能力 和微位移效率，又兼顧了生產成本控制，具有較強的環(huán)境適應性，本發(fā)明安裝簡單易行，對 激光陀螺提高精度、實現(xiàn)工程化應用具有重要的意義。


圖1是其是一種現(xiàn)有技術激光陀螺抓卡式腔長控制反射鏡組件的半剖圖；圖2是本發(fā)明激光陀螺腔長控制反射鏡組件一較佳實施方式的結構示意圖；其中，1-環(huán)槽形薄筋結構槽片、2-筋片、3-抓卡支架、5-壓電陶瓷片、6-絲桿、 7_薄筋環(huán)面、8-驅動支架、9-出氣孔、10-軸向變形筋片、11-反射鏡基體、12-介質膜、 13-薄筋片、14-中心柱端面、15-環(huán)形壓電陶瓷片。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明請參閱圖2，其是本發(fā)明激光陀螺腔長控制反射鏡組件一較佳實施方式的結構示 意圖。本實施方式中，所述激光陀螺腔長控制反射鏡組件包括驅動支架8、出氣孔9、軸向變 形筋片10、反射鏡基體11。其中，所述反射鏡基體11由零膨脹系數(shù)的微晶玻璃材料制成 (如Zerodur)，為上下端開槽的軸對稱圓柱體結構，其中心柱與環(huán)形圓柱體的上、下端面均 在同一個平面內，中心柱下端面鍍有若干層介質膜12，用于反射激光陀螺諧振腔內光束。所 述軸向變形筋片10也用微晶玻璃材料制成，為與反射鏡基體11外徑相同的薄片，該軸向變 形筋片10下端面與反射鏡基體11的上端面以膠粘等方法連接固定，且其軸心與反射鏡基 體11的軸心重合。所述驅動支架8為上下端開槽的軸對稱圓柱體結構，其中心柱與環(huán)形圓柱體的 上、下端面均在同一個平面內，且材料也為零膨脹系數(shù)的微晶玻璃，且外形尺寸與反射鏡基 體11相同。所述驅動支架8的中心柱與環(huán)形圓柱體的下端面通過膠粘等方式與軸向變形 筋片10的上端面連接固定，且其軸心與反射鏡基體11的軸心重合，即驅動支架8、軸向變 形筋片10以及反射鏡基體11三者共軸。另外，所述驅動支架8的臨近其上端面處設有一 薄筋片13，該薄筋片13的上、下面均連接固定有環(huán)形壓電陶瓷片15。同時，所述驅動支架 8和反射鏡基體11的環(huán)形圓柱體側壁均設置有出氣孔9，以使環(huán)槽內的氣壓與環(huán)境氣壓相 一致。
發(fā)明的腔長控制反射鏡組件在壓電效應作用下，驅動支架8上表面的壓電陶瓷沿 徑向收縮(或擴張)，下表面的壓電陶瓷沿徑向擴張(或收縮)，從而導致驅動支架8的薄 筋片13向下(或向上)彎曲，帶動中心柱端面14向下(或向上)微位移。再通過軸向變 形筋片10、反射鏡基體11中心柱傳遞到介質膜反射面12，從而引起反射面12向下(或向 上)微位移，從而實現(xiàn)對激光陀螺諧振腔腔長的調節(jié)作用。由于驅動支架、軸向變形筋片、反射鏡基體均由同種材料的零膨脹系數(shù)的微晶玻 璃制成，因此溫差變化大時，熱膨脹應力匹配一致，不容易發(fā)生附加歪斜扭偏，而且驅動支 架和反射鏡基體通過軸向變形筋片粘合固定，三者共軸，結構穩(wěn)定，可靠性較高，能在較大 溫差和振動環(huán)境下保持穩(wěn)定，具有較強的環(huán)境適應性。而且本發(fā)明兼顧了生產成本控制，安 裝簡單易行，對激光陀螺提高精度、實現(xiàn)工程化應用具有重要的意義。
權利要求
一種激光陀螺腔長控制反射鏡組件，其特征在于包括驅動支架(8)、軸向變形筋片(10)、反射鏡基體(11)，其中，所述反射鏡基體(11)、驅動支架(8)、軸向變形筋片(10)由零膨脹系數(shù)的微晶玻璃材料制成，所述反射鏡基體(11)和驅動支架(8)均為上下端開槽的軸對稱圓柱體結構，二者的形狀尺寸一直，且各自中心柱與環(huán)形圓柱體的上、下端面均在同一個平面內，所述驅動支架和反射鏡基體由軸向變形筋片連接固定，且三者共軸，所述反射鏡基體中心柱下端面鍍有若干層介質膜(12)，用于反射激光陀螺諧振腔內光束，所述驅動支架(8)的臨近其上端面處設有薄筋片(13)，該薄筋片(13)的上、下面均連接固定有環(huán)形壓電陶瓷片(15)。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光陀螺腔長控制反射鏡組件，其特征在于所述驅動支架 (8)和反射鏡基體的環(huán)形圓柱體側壁均設置有出氣孔(9)。
3.根據(jù)權利要求2所述的激光陀螺腔長控制反射鏡組件，其特征在于所述軸向變形 筋片(10)上端面和下端面通過粘接的方式分別與驅動支架(8)下端面和反射鏡基體(11) 上端面連接固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光陀螺腔長控制反射鏡組件，其包括驅動支架、軸向變形筋片、反射鏡基體。其中，所述反射鏡基體、驅動支架、軸向變形筋片由零膨脹系數(shù)的微晶玻璃材料制成，所述反射鏡基體和驅動支架均為上下端開槽的軸對稱圓柱體結構，二者的形狀尺寸一致，所述驅動支架和反射鏡基體由軸向變形筋片連接固定，且三者共軸，所述反射鏡基體中心柱下端面鍍有若干層介質膜，用于反射激光陀螺諧振腔內光束，所述驅動支架的臨近其上端面處設有薄筋片，該薄筋片的上、下面均連接固定有環(huán)形壓電陶瓷片。本發(fā)明提高了腔長控制反射鏡的抗歪斜扭偏能力和微位移效率，具有較強的環(huán)境適應性，又兼顧了生產成本控制，具有較大實際應用價值。
文檔編號G01C19/64GK101949700SQ20101026439
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權日2010年8月27日
發(fā)明者劉元正, 張明輝 申請人:中國航空工業(yè)第六一八研究所