[發明專利]基于T型結構的具有測溫功能的一體差動式石英振梁加速度計

有效

• 申請號: 201410239300.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104049107A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 周震;史杰;馮麗爽;楊功流
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01P15/097
• 分類號: G01P15/097
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明涉及一種加速度計，更特別地說，是指一種基于T型結構的具有測溫功能的一體差動式石英振梁加速度計，屬于微機電系統(簡稱MEMS，Micro-Electro-Mechanical?System)中的微慣性傳感技術領域。

背景技術

石英振梁加速度計是一種基于石英力頻特性的MEMS慣性傳感器，具有成本低、體積小、量程大、靈敏度高、標度因數穩定性好、直接數字輸出等優點，可廣泛應用于戰術導彈姿態控制、慣性導航、大地重力測量、地球資源勘探以及微型機器人中，有著重要的軍用價值和民用價值。

石英振梁加速度計是通過再次裝配形成差動結構的，因而兩個諧振器之間有較大的機械耦合，會導致較大的測量盲區。另外，撓性鉸鏈的彈性剛度很大，使質量塊在感知加速度計變化時運動幅度和反應靈敏度受到限制，降低了石英振梁加速度計的靈敏度，不易實現高精度的加速度測量。

發明內容

為了改變環境溫度對石英振梁加速度計測量精度的影響，本發明設計了一種基于T型結構的具有測溫功能的一體差動式石英振梁加速度計。本發明一方面采用質量塊所受的慣性力與諧振器振動梁振動方向保持一致，另一方面諧振器設計為三梁結構，且諧振器在石英振梁加速度計的敏感軸方向的彈性剛度較小，從而提高了石英振梁加速度計的靈敏度。通過測量諧振器中的T型結構件的振動頻率的改變量，以克服環境溫度對加速度計測量精度的影響。

本發明的一種基于T型結構的具有測溫功能的一體差動式石英振梁加速度計，其包括有A諧振器(1)、B諧振器(2)、A質量塊(6A)、B質量塊(6B)、第一正電極(7A)、第一負電極(7B)、第二正電極(7C)、第二負電極(7D)、第三正電極(8A)、第三負電極(8B)、第四正電極(8C)、第四負電極(8D)、安裝框(3)、A隔離框(4A)、B隔離框(4B)、A固定框(5A)、B固定框(5B)、第一連接臂(9A)、第二連接臂(9B)、第三連接臂(9C)、第四連接臂(9D)；

其中，A諧振器(1)與B諧振器2的結構相同；

其中，A質量塊(6A)與B質量塊6B的結構相同；

其中，第一正電極(7A)、第一負電極(7B)、第二正電極(7C)和第二負電極(7D)的結構相同；

其中，第三正電極(8A)與第三負電極(8B)的結構相同；

其中，第四正電極(8C)與第四負電極(8D)的結構相同；

其中，A隔離框(4A)與B隔離框(4B)的結構相同；

其中，A固定框(5A)與B固定框(5B)的結構相同；

其中，第一連接臂(9A)與第三連接臂(9C)的結構相同；

其中，第二連接臂(9B)與第四連接臂(9D)的結構相同；

A諧振器(1)由AA豎梁(1A)、AB豎梁(1B)、AC豎梁(1C)、AD豎梁(1D)、AA橫梁(1E)、AB橫梁(1F)、AC橫梁(1G)、AD橫梁(1H)、第一T形梁(1J)和第二T形梁(1K)構成；第一T形梁(1J)設置在AA豎梁(1A)的中心處外側；第二T形梁(1K)設置在AD豎梁(1D)的中心處外側；AA豎梁(1A)、AB豎梁(1B)、AC豎梁(1C)和AD豎梁(1D)沿X軸向平行放置，且AA豎梁(1A)、AB豎梁(1B)、AC豎梁(1C)和AD豎梁(1D)之間有切縫；AB橫梁(1F)、AC橫梁(1G)和AD橫梁(1H)沿Y軸向平行放置，且AB橫梁(1F)用于連接AA豎梁(1A)、AB豎梁(1B)、AC豎梁(1C)和AD豎梁(1D)的上部，AD橫梁(1H)用于連接AA豎梁(1A)、AB豎梁(1B)、AC豎梁(1C)和AD豎梁(1D)的下部，AB豎梁(1B)和AC豎梁(1C)用于連接AB豎梁(1B)與AC豎梁(1C)；