[發明專利]一種環形電阻式MEMS液體角度陀螺儀

在審

• 申請號: 201710404698.7
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107289919A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 趙玉龍;徐瀚洋;姜開春
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01C19/00
• 分類號: G01C19/00;G01C9/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明屬于陀螺儀傳感器技術領域，具體涉及一種環形電阻式MEMS液體角度陀螺儀。

背景技術

目前，陀螺儀傳感器在慣性導航中的應用十分廣泛，它的發展對一個國家的工業，國防軍以及科技起到十分重要的戰略意義。陀螺儀傳感器利用科里奧利力的原理來得到待測物體的加速度，角速度等物理量。當待測物理量為角度時就需要加入配套電路來對采集到的角速度進行積分，從而增加了傳感器制造的難度，導致成本過高。傳統的陀螺儀傳感器是指機械式的陀螺儀。多采用機械加工來實現轉子，內、外框架，以及附件等的制造。這種加工手段往往難以得到結構復雜，精度較高的傳感器。采用振動機械結構作為敏感元件的陀螺儀傳感器，存在的最大缺點就是機構復雜，振子的振動頻率受環境的過載和沖擊影響過大，不適用于較大沖擊環境。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明目的在于提供一種環形電阻式MEMS液體角度陀螺儀，通過水銀液滴在不同傾角下的位置變化，來導通不同長度的環形電阻得到變化的電阻信號，實現對角度的測量。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種環形電阻式MEMS液體角度陀螺儀，包括通過UV膠黏劑封裝的上基板1和下基板3，上基板1的下表面有環形的溝槽通道2，溝槽通道2的內壁設有疏水層7；下基板3的上表面包括兩條平行的環形電阻4，環形電阻4末端連接有金屬引線板6；環形溝槽2內設有水銀液滴5；

封裝過程中，控制環形電阻4處于上基板1溝槽通道2的內部且處于溝槽通道2的中間位置。

所述的上基板1采用單晶硅材料，采用MEMS工藝制作溝槽通道2和疏水層7。

所述的下基板3采用玻璃材料，采用MEMS工藝制作環形電阻4和金屬引線板6，環形電阻4采用合金材料；金屬引線板6設置在環形電阻4的末端，采用金材料。

所述的上基板1略小于下基板3，封裝過程中控制下基板3上的金屬引線板6不被上基板1覆蓋。

所述的水銀液滴5的直徑與溝槽通道2的寬度相同。

本發明的有益效果為：

采用雙層板結構，敏感元件水銀液滴5在上基板1上的溝槽通道2流動導通兩條平行的環形電阻4，當有角度變化時，水銀液滴5的位置發生改變，導通的環形電阻4的長度發生改變，導致金屬引線板6處測量的輸出電阻的阻值信號發生改變，從而得到該位置所對應的角度；水銀液滴5在受到較大沖擊后會迅速的從分散狀態聚攏，使得該傳感器敏感元件較傳統陀螺儀傳感器在抗沖擊的能力得到了極大的提升；環形電阻阻值變化成線性，輸出連續變化的角度，實現姿態角的連續測量；工藝結合MEMS，使傳感器具有結構簡單，體積下，功耗小等一些系列特點，在慣性導航，航天器姿態，導彈發射等有廣闊前景。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為上基板1的下表面示意圖。

圖3為下基板3的上表面示意圖。

圖4為水銀液滴5在環形溝槽2內靜止示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明進行進一步的詳細介紹。

參照圖1、圖2、圖3和圖4，一種環形電阻式MEMS液體角度陀螺儀，包括通過UV膠黏劑封裝的上基板1和下基板3，上基板1的下表面有環形的溝槽通道2，溝槽通道2的內壁設有疏水層7；下基板3的上表面包括兩條平行的環形電阻4，環形電阻4末端連接有金屬引線板6；環形溝槽2內設有水銀液滴5，利用水銀液滴5作為敏感元件，水銀液滴5靜止在初始位置，導通兩條環形電阻4，當角度發生變化時，水銀液滴5在重力作用下繞溝槽通道2做圓周運動，水銀液滴5重新靜止時得到了待測角度的位置，導通的平行電阻4長度發生改變，引起電阻阻值的改變，通過電阻阻值的變化進而得到水銀液滴5滾動的角度。