[實用新型]一種熱膨脹式流體二維加速度計

有效

• 申請號: 201821769445.6
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN208907900U
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 胡永輝;樸林華;樸然;王燈山;任安潤;田文杰
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01P15/18
• 分類號: G01P15/18;G01P15/08
• 代理公司: 北京邦創至誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11717
• 代理人: 張宇鋒

本實用新型涉及慣性測量技術領域，尤其是涉及一種熱膨脹式流體二維加速度計。該熱膨脹式流體二維加速度計采用方形結構的檢測層、懸置金屬電阻橋加熱絲和金屬電阻橋熱敏絲，上密封層與下密封層組成密閉腔體，并配合相應的檢測和處理信號電路，可實現二維加速度的同時檢測。該結構在X軸和Y軸方向分別放置兩根金屬電阻橋加熱絲，在每根金屬電阻橋加熱絲兩側的兩根金屬電阻橋熱敏絲，可實現加速度值的準確測量。另外，該加速度計具有結構簡單，制作和裝配方便，成本低，功耗低，抗沖擊能力強，壽命長的特點。

技術領域

本實用新型涉及慣性測量技術領域，尤其是涉及一種熱膨脹式流體二維加速度計。

背景技術

在過去幾十年間，以懸臂支撐梁和固體質量塊作為敏感元件的微機械加速度計，易在外界的高速沖擊下發生斷裂或損壞，結構容易疲勞；而且，為了提高這種加速度計的靈敏度，必須將敏感元件放在真空環境中和降低氣體阻尼系數,但是這種制作工藝成本較高且復雜。相比而言，利用流體作為敏感元件，制作而成的器件可實現結構簡單、抗沖擊能力強、壽命長和成本低的特點，具有優良的性能。之前，利用熱對流原理制作而成的加速度計，由于熱對流氣體的流速較慢，且依賴重力加速度g，導致其靈敏度較低和易受外界環境的影響。以上兩個因素的影響導致熱對流加速度計的靈敏度無法提高，限制了熱流加速度計的應用。因此，本領域技術人員致力于研發一種能夠克服以上兩種因素對加速度計的影響，提高加速度計的性能。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本實用新型的總體背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種熱膨脹式流體二維加速度計，利用周期性方波電壓形成的熱膨脹流，可同時實現兩軸加速度的測量。結構簡單、壽命長、抗沖擊能力強、成本低，同時可抵抗外界環境的干擾和提高流體加速度計的靈敏度。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

第一方面，本實用新型提供一種熱膨脹式流體二維加速度計，其包括：上密封層、下密封層、中間檢測層；所述中間檢測層設置有方形結構，所述方形結構設置有金屬電阻橋熱敏絲、金屬電阻橋加熱絲和絕緣子接線柱；所述上密封層設置有上密封層內槽，所述下密封層設置有下密封層內槽，所述上密封層與所述下密封層構成加速度計的敏感腔體，所述敏感腔體內部的氣體與外界隔離以形成一個封閉的工作環境。

作為一種進一步的技術方案，所述方形結構的四邊中心對稱懸置四根金屬電阻橋加熱絲，且各個金屬電阻橋加熱絲與相應邊保持平行。

作為一種進一步的技術方案，在所述方形結構上，與每根金屬電阻橋加熱絲距離相同長度且相對平行的位置懸置兩根金屬電阻橋熱敏絲。

作為一種進一步的技術方案，定義所述方形結構的垂直的相鄰兩邊所在方向分別為X方向、Y方向，所述敏感腔體的高度方向為Z向；所述金屬電阻橋熱敏絲包括檢測X軸加速度的金屬電阻橋熱敏絲、檢測Y軸加速度的金屬電阻橋熱敏絲；檢測X軸加速度的金屬電阻橋熱敏絲為四根，對稱懸置于方形結構X軸向兩邊上，并在相應邊上的金屬熱敏加熱絲兩側對稱放置；檢測Y軸加速度的金屬電阻橋熱敏絲為四根，對稱懸置于方形結構Y軸向兩邊上，并在相應邊上的金屬熱敏加熱絲兩側對稱放置；四根金屬電阻橋加熱絲的懸置高度一致，均為z₁；檢測X軸加速度的四根金屬電阻橋熱敏絲、檢測Y軸加速度的四根金屬電阻橋熱敏絲的懸置高度一致，均為z₂，滿足：z₁＝z₂。

作為一種進一步的技術方案，所述金屬電阻橋加熱絲加載周期性的方波電壓，方波電壓的一個工作周期包括通電時間與斷電時間。

作為一種進一步的技術方案，所述金屬電阻橋熱敏絲加載恒定電壓。

作為一種進一步的技術方案，每一所述金屬電阻橋加熱絲由相同長度的Pt金屬電阻線制成。