一种小型化侧面贴装差动型集成式谐振加速度计转让专利
申请号 : CN202010494666.2
文献号 : CN111650400B
文献日 : 2021-05-14
发明人 : 赵玉龙 , 黄振秋 , 李村 , 李波 , 韩超 , 白冰
申请人 : 西安交通大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种小型化侧面贴装差动型集成式谐振加速度计,包括金属基(1)和第一双端固支石英音叉(2‑a)、第二双端固支石英音叉(2‑b),其特征在于:金属基(1)包括质量块(3)、挠性铰链(4)和固定金属基座(5),质量块(3)通过挠性铰链(4)和固定金属基座(5)连接,挠性铰链(4)位于质量块(3)和固定金属基座(5)的中部;第一双端固支石英音叉(2‑a)和第二双端固支石英音叉(2‑b)的结构相同,贴装于金属基(1)和固定金属基座(5)的侧面,以差动方式布置;
所述的固定金属基座(5)在两侧开有第一石英音叉叉齿活动槽(7‑a)、第二石英音叉叉齿活动槽(7‑b);固定金属基座(5)在两侧设有第一封装应力隔离机构(8‑a)、第二封装应力隔离机构(8‑b),第一封装应力隔离机构(8‑a)包括第一隔离台(9‑a),第一隔离台(9‑a)四周设有第一隔离柱状开孔(10‑a)、第二隔离柱状开孔(10‑b)、第三隔离柱状开孔(10‑c)、第四隔离柱状开孔(10‑d);第二封装应力隔离机构(8‑b)包括第二隔离台(9‑b),第二隔离台(9‑b)四周设有第五隔离柱状开孔(10‑e)、第六隔离柱状开孔(10‑f)、第七隔离柱状开孔(10‑g)、第八隔离柱状开孔(10‑h);第一双端固支石英音叉(2‑a)、第二双端固支石英音叉(2‑b)的第二固定基座(11‑b)分别固定在第一隔离台(9‑a)、第二隔离台(9‑b)。
2.根据权利要求1所述的一种小型化侧面贴装差动型集成式谐振加速度计,其特征在于:所述的金属基(1)由无应力或者低应力工艺加工而成。
3.根据权利要求1所述的一种小型化侧面贴装差动型集成式谐振加速度计,其特征在于:所述的挠性铰链(4)在敏感方向SA上具有弹性特性。
4.根据权利要求1所述的一种小型化侧面贴装差动型集成式谐振加速度计,其特征在于:所述的质量块(3)在两侧设有第一凸台(6‑a)、第二凸台(6‑b),第一凸台(6‑a)、第二凸台(6‑b)用于固定第一双端固支石英音叉(2‑a)、第二双端固支石英音叉(2‑b)的第一固定基座(11‑a)。
5.根据权利要求1所述的一种小型化侧面贴装差动型集成式谐振加速度计,其特征在于:所述的第一双端固支石英音叉(2‑a)和第二双端固支石英音叉(2‑b)采用石英微加工工艺得到,每个双端固支石英音叉的第一叉齿(12‑a)和第二叉齿(12‑b)四周布置有电极,在激振电路的作用下会处于稳定谐振状态。
说明书 :
一种小型化侧面贴装差动型集成式谐振加速度计
技术领域
背景技术
除热应力对加速度计输出的影响。此类加速度计能够满足航空航天惯性导航与制导、武器
装备、智能制造等领域的应用需求,未来的发展前景十分广阔。
艺进行一体化制造,这种结构存在加工难度大、成本高、灵敏度偏低等问题。集成式加速度
计将弹簧‑质量系统和石英音叉分开制造,采用微装配工艺集成,弹簧‑质量系统一般采用
金属基,具有可靠性高、成本低、灵敏度高等优点,但是采用传统机械加工工艺无法保证复
杂金属基结构的加工精度,存在加工残余应力、微小精密结构的加工变形等问题;并且集成
式传感器一般尺寸较大,难以满足航空航天等领域微型化的要求。由于弹簧‑质量系统和石
英音叉需要微装配工艺集成,会导致一部分封装应力传递至石英音叉,造成加速度计基本
精度降低等问题。
发明内容
件的加工精度和加速度计精度,具有灵敏度高、尺寸小等优点。
座5,质量块3通过挠性铰链4和固定金属基座5连接,挠性铰链4位于质量块3和固定金属基
座5的中部;第一双端固支石英音叉2‑a和第二双端固支石英音叉2‑b的结构相同,贴装于金
属基1和固定金属基座5的侧面,以差动方式布置。
构8‑b,第一封装应力隔离机构8‑a包括第一隔离台9‑a,第一隔离台9‑a四周设有第一隔离
柱状开孔10‑a、第二隔离柱状开孔10‑b、第三隔离柱状开孔10‑c、第四隔离柱状开孔10‑d;
第二封装应力隔离机构8‑b包括第二隔离台9‑b,第二隔离台9‑b四周设有第五隔离柱状开
孔10‑e、第六隔离柱状开孔10‑f、第七隔离柱状开孔10‑g、第八隔离柱状开孔10‑h;第一双
端固支石英音叉2‑a、第二双端固支石英音叉2‑b的第二固定基座11‑b分别固定在第一隔离
台9‑a、第二隔离台9‑b。
振电路的作用下会处于稳定谐振状态。
无需模数转换电路,加速度计具有精度高、可靠性好等优点;两根双端固支石英音叉采用差
动方式布置在金属基1的侧面,大大减小了加速度计的尺寸,而且能够降低热应力对加速度
计输出的影响;固定金属基座5加工有封装应力隔离机构,能够降低封装应力对石英音叉的
影响,提高加速度计的基本精度。
附图说明
具体实施方式
定金属基座5,质量块3通过挠性铰链4和固定金属基座5连接,挠性铰链4位于质量块3和固
定金属基座5的中部;第一双端固支石英音叉2‑a和第二双端固支石英音叉2‑b的结构相同,
贴装于金属基1和固定金属基座5的侧面,以差动方式布置;这种差动布置方式不仅大大减
小了加速度计的尺寸,还能够提高加速度计的灵敏度,降低热应力对加速度计输出的影响。
第一固定基座11‑a。
间;固定金属基座5在两侧设有第一封装应力隔离机构8‑a、第二封装应力隔离机构8‑b,第
一封装应力隔离机构8‑a包括第一隔离台9‑a,第一隔离台9‑a四周设有第一隔离柱状开孔
10‑a、第二隔离柱状开孔10‑b、第三隔离柱状开孔10‑c、第四隔离柱状开孔10‑d;第二封装
应力隔离机构8‑b包括第二隔离台9‑b,第二隔离台9‑b四周设有第五隔离柱状开孔10‑e、第
六隔离柱状开孔10‑f、第七隔离柱状开孔10‑g、第八隔离柱状开孔10‑h;第一双端固支石英
音叉2‑a、第二双端固支石英音叉2‑b的第二固定基座11‑b分别固定在第一隔离台9‑a、第二
隔离台9‑b;封装应力隔离机构可以避免封装应力传递到双端固支石英音叉上,消除不必要
的加速度计输出误差。
极,在激振电路的作用下会处于稳定谐振状态。
性铰链4具有弹性特性,质量块3在惯性作用下产生SA方向的位移;贴装于金属基1左右侧面
的第一双端固支石英音叉2‑a、第二双端固支石英音叉2‑b因此也受到相应的轴向力,引起
石英音叉固有频率的变化。
根石英音叉的频率变化是一致的。将两根石英音叉的振动频率差作为加速度计的输出,这
种差动布置方式可以增大加速度计的灵敏度并降低热应力对输出的影响。封装加速度计的
过程中,封装应力会通过金属基1传递至石英叉齿上,引起不必要的轴向力变化,影响加速
度计精度。而封装应力隔离机构可以避免封装应力传递到石英音叉,提高了传感器的可靠
性和基本精度。