[發明專利]一種新型微型慣性測量單元組合

有效

• 申請號: 201410536806.2
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104296746B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 郭述文
• 申請（專利權）人: 北方電子研究院安徽有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C19/56;G01P15/125
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明涉及一種微型慣性測量單元組合，特別涉及一種新型層疊排列的微型慣性測量單元組合。

背景技術

慣性測量單元（英文：Inertial measurement unit，簡稱 IMU）是測量物體三軸姿態角(或角速率)以及加速度的裝置。

一般的，一個IMU包含了三個單軸的加速度計和三個單軸的陀螺，加速度計檢測物體在載體坐標系統獨立三軸的加速度信號，而陀螺檢測載體相對于導航坐標系的角速度信號，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此解算出物體的姿態。在導航中用著很重要的應用價值。IMU大多用在需要進行運動控制的設備，如汽車和機器人上，也被用在需要用姿態進行精密位移推算的場合，如潛艇、飛機、導彈和航天器的慣性導航設備等。隨著技術的發展，更小的器件、更小的部件，在許多方面都表現出了非常獨特的優勢，有些航天、航空領域中出現了一大批小型化運載體，這就要求它們的慣性測量單元的體積很小、重量很輕。

隨著微型制造技術和MEMS技術的發展，新一代微型MEMS陀螺儀和微型MEMS加速計迅速發展起來，為微型慣性測量單元的設計和研制提供了有力的支持。現有的微型慣性測量單元大多采用如圖1所示的結構，三個方向上使用同種類型的傳感器，組成立方體形的結構，六塊加工精度很高的金屬板組成一個金屬六面體作為支架，在金屬六面體的六個金屬面上安裝陀螺儀和加速度計，加速度計安裝在六面體的三個互相垂直的中間，以保證三只加速度計敏感軸兩兩垂直且相交于空間同一點，陀螺儀的安裝保證三只陀螺儀的，敏感軸在空間兩兩垂直且與對應加速度計敏感軸平行，這種結構的慣性測量單元存在的缺點是，體積大、空間利用率不高、不利于微小化。還有一種結構是對方形組合的改進，如圖2所示，相比上述的立方結構，體積有了一定的減小，但是空間的利用率還是不高。因此為了進一步更高程度的提高慣性測量單元的空間利用率，減小體積，需要從傳感器的結構和原理著手，尋求最佳的解決方案。

發明內容

本發明目的是：提供一種體積小、結構優化，抗沖擊能力強的新型微型慣性測量單元組合。

本發明的技術方案是：一種新型微型慣性測量單元組合，包括基座，所述基座上焊接有兩個梳齒式結構的加速度計、一個單支點扭擺式結構的加速度計、兩個單支點角振動結構的陀螺和一個線振動結構的陀螺。

進一步的，所述基座分層設置。

進一步的，所述基座有三層，第一層和第二層分別焊接有一個梳齒式結構的加速度計和一個單支點角振動結構的陀螺，第三層焊接有一個單支點扭擺式結構的加速度計和一個線振動結構的陀螺。

本發明的優點是：

采用不同結構的慣性傳感器來檢測加速度和角速率三個方向的分量，所有的傳感器芯片都可以擺放在一個平面內,或者是幾個平行疊層的平面內，這樣可以不用過多的考慮各傳感器敏感軸的位置關系，從而可以使得結構的排列更加緊湊，空間利用率達到最大化，可以采用疊層結構，結構緊湊，抗沖擊能力強，適用于小型化和高過載場合。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1是本發明現有微型慣性測量單元組合的一種結構示意圖；

圖2是本發明現有微型慣性測量單元組合的另一種結構示意圖；

圖3是本發明微型慣性測量單元組合的較佳實施例的結構示意圖；

圖4是本發明微型慣性測量單元組合單支點扭擺式加速度計的結構示意圖；

圖5是本發明微型慣性測量單元組合梳齒式加速度計的結構示意圖；

圖6是本發明微型慣性測量單元組合單支點角振動陀螺的結構示意圖；

圖7是本發明微型慣性測量單元組合線振動結構陀螺的結構及工作示意圖。

其中：1、基座，2、梳齒式結構的加速度計，3、單支點角振動結構的陀螺，4、梳齒式結構的加速度計，5、單支點角振動結構的陀螺，6、單支點扭擺式結構的加速度計，7、線振動結構的陀螺，8、IMU處理電路。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合具體實施方式并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發明的概念。

較佳實施例：