[發明專利]一種高精度石英加速度計的溫控裝置及其溫控方法

有效

• 申請號: 201711448843.8
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108363430B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 仇立偉;姬占禮;何小飛;朱紅生;黃小娟;吳立秋;白永星;郭偉利
• 申請（專利權）人: 北京航天時代光電科技有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

本發明公開了一種高精度石英加速度計的溫控裝置及其溫控方法，包括石英加速度計、本體、加熱片、隔熱罩、墊塊和溫度傳感器；本體采用實心立方體結構，本體上分別安裝三個相互正交的石英加速度計；每個石英加速度計表殼上均粘接一個用于升溫的加熱片，每個石英加速度計表殼上均粘接一個溫度傳感器，每個石英加速度計內部均粘接一個溫度傳感器；隔熱罩套裝在石英加速度計、本體和加熱片上，用于隔絕外部環境熱交換；本體固定連接在慣性測量裝置上，并通過墊塊隔絕外部環境熱交換。本發明通過采用殼級溫控與芯級溫補的技術方案，解決了加表溫度升高快速性和大電流對加表精度影響的矛盾，彌補了傳統溫控和溫補方法的缺陷。

技術領域

本發明涉及一種高精度石英加速度計的溫控裝置及其溫控方法，尤其適用于航天導航與制導，屬于慣性測量技術領域。

背景技術

石英擺式加速度計(以下簡稱加速度計)具有精度高、成本低、體積小等諸多優點，作為慣性測量和導航系統最重要的器件之一，其測量精度高低直接影響慣性導航系統的精度。環境溫度、振動、磁場和氣壓等因素都會對加速度計精度產生影響,其中環境溫度的影響尤為重要。因此，在進行慣導系統設計時需要考慮環境溫度的影響。

目前，國內改善溫度對加速度計影響的措施主要是溫度補償和溫度控制，通過軟件的方法補償加速度計輸出對溫度的相關性；或者將加速度計的溫度控制在一定范圍，不管外部環境溫度如何改變，都要維持加速度計工作在特定的溫度內。

現有技術中，針對高精度石英擺式加速度計的溫控和溫補方法存在如下問題：

第一、加速度計的溫度場特征設計不夠合理，導致加速度計輸出精度偏低，而且啟動后達到性能穩定耗時較長。

第二、加速度計內部溫度波動范圍過大，易出現加速度計輸出隨溫度及溫度梯度波動，無法通過溫度控制提高精度。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，本發明提供了一種高精度石英加速度計的溫控裝置及其溫控方法，通過采用殼級溫控與芯級溫補的技術方案，解決了加表溫度升高快速性和大電流對加表精度影響的矛盾，彌補了傳統溫控和溫補方法的缺陷。

本發明的技術解決方案是：

一種高精度石英加速度計的溫控裝置，包括石英加速度計、本體、加熱片、隔熱罩、墊塊和溫度傳感器；本體采用實心立方體結構，本體上分別安裝三個相互正交的石英加速度計；每個石英加速度計表殼上均粘接一個用于升溫的加熱片，每個石英加速度計表殼上均粘接一個溫度傳感器，每個石英加速度計內部均粘接一個溫度傳感器；隔熱罩套裝在石英加速度計、本體和加熱片上，用于隔絕外部環境熱交換；本體固定連接在慣性測量裝置上，并通過墊塊隔絕外部環境熱交換。

在上述的一種高精度石英加速度計的溫控裝置中，所述石英加速度計內部扼鐵位置通過導熱硅橡膠粘接溫度傳感器；石英加速度計內部額外設有兩個絕緣端子，兩個絕緣端子分別置于溫度傳感器兩端；石英加速度計的溫度系數小于1×10^-5g/℃。

在上述的一種高精度石英加速度計的溫控裝置中，所述本體的材料采用硬鋁，本體上分別設有三個凸臺，三個凸臺上均設有用于安裝石英加速度計的凹孔；本體與慣性測量裝置固連的安裝面平面度優于0.02mm，粗糙度Ra優于3.2μm，并進行陽極氧化絕緣處理。

在上述的一種高精度石英加速度計的溫控裝置中，所述加熱片采用薄膜型電加熱器，加熱片單面設有用于防止粘接起翹的不干膠。

在上述的一種高精度石英加速度計的溫控裝置中，所述隔熱罩采用環氧酚醛層壓玻璃布板，隔熱罩上設有用于穿設導線的通孔，并通過硅橡膠密封。

在上述的一種高精度石英加速度計的溫控裝置中，所述墊塊采用T型結構，墊塊的數量不少于八個，每兩個墊塊為一組，分別穿設在本體和慣性測量裝置上；墊塊的材料采用陶瓷。