[發明專利]一種具有限位保護結構的石英撓性擺片

在審

• 申請號: 201910409811.X
• 申請日: 2019-05-17
• 公開（公告）號: CN110068317A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 聶魯燕;王憲東;李立勇;楊穩;賀大為
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 李晶

本發明涉及一種具有限位保護結構的石英撓性擺片，包括擺片本體，其特征在于：在所述擺片本體的擺舌正反端面上均間隔均勻布置有限位臺，擺舌兩端面上的限位臺對稱設置，各限位臺沿著擺舌各端面的外緣設置。本具有限位保護結構的石英撓性擺片，通過在原有石英撓性擺片的基礎上進行設計，可滿足現有石英撓性加速度計的需求，降低了實現成本；通過在擺舌上設置限位臺，可以阻止擺片電容極板與導磁環接觸，避免擺片金膜受損甚至擺片變形引起的兩側電容值和電容差值變化，提高加速度計偏值穩定性；杜絕電容與地短路引起線路正反饋的故障，提高加速度計抗沖擊、振動的可靠性。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，涉及一種石英撓性擺片，特別是一種具有限位保護結構的石英撓性擺片。

背景技術

石英撓性加速度計是一種差動電容式閉環高精度的傳感器，最早由美國森的斯坦公司于二十世紀七十年代研制成功，具體結構在美國專利(專利號4250757)有詳細描述，它的表芯結構如圖1所示，是目前國內慣性導航測量及制導系統普遍使用的結構最簡單的高精度加速度計。

石英加速度計核心敏感元件是擺部件，由一個石英撓性擺片和兩個力矩器線圈分別纏繞在各自力矩器線圈骨架上構成。兩個線圈骨架通過粘接劑對稱粘接到石英撓性擺片正反表面。擺片的擺舌正反表面鍍覆金膜形成電容極板，與上下導磁環(作為測試線路的“地”)表面形成一對電容。

石英撓性加速度計工作原理為：當產品有沿敏感軸方向的加速度作用時，由于沒有合外力作用，擺片保持原有運動狀態，因此相對上、下力矩器產生位移，使兩側平板電容形成電容差。差動電容傳感器敏感到電容差，產生一個與電容差成比例的電流。電流經伺服電路濾波、積分、放大等處理后加載在力矩線圈上，載流力矩線圈受到力矩器磁場的作用產生一個與輸入加速度方向相同的電磁力F，使撓性擺片回復到平衡位置(兩側電容相等)。此時力矩線圈中的力矩電流反映了加速度的大小和方向，檢出力矩線圈上的電流即可計算出輸入加速度，實現加速度的測量。當產品沿敏感軸方向沒有加速度作用時，力矩線圈上的電流反映了偏值大小。

通過電容檢測原理計算和實測，加速度計偏值變化主要由正反電容極板的變形引起電容差值變化產生。

現有技術的擺片主要局限性在于：

1、電容極板與地之間間隙極小(約0.02mm±0.002mm)，在加速度計運輸和周轉時，擺片兩側金膜會與作為“地”的導磁環頻繁接觸或碰撞，引起擺片金膜受損甚至擺片變形，兩側電容值和電容差值發生變化，導致加速度計偏值穩定性變差，嚴重時加速度計無法正常工作；

2、為提高加速度計的測量精度，測試線路的輸出電流和工作頻帶在一定量程范圍內。當輸入加速度大小或頻率超出測試線路量程后，力矩電流有可能無法將擺片拉回平衡位置，導致一側電容極板與作為“地”的導磁環接觸，使得線路中容抗變為阻抗，引起線路負載相位特性變化，負反饋閉環成為正反饋閉環，測試線路無法正常工作。當輸入加速度大小或頻率恢復到測試線路量程以內時，測試線路也無法恢復正常工作。

通過對公開專利文獻的檢索，并未發現與本專利申請相同的公開專利文獻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構設計科學合理，能夠在任何條件下始終保持傳感器電容極板與地隔離的石英撓性擺片。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種具有限位保護結構的石英撓性擺片，包括擺片本體，其特征在于：在所述擺片本體的擺舌正反端面上均間隔均勻布置有限位臺，擺舌兩端面上的限位臺對稱設置，各限位臺沿著擺舌各端面的外緣設置。

而且，所述的限位臺為在擺舌的正反面上各設置三個。

而且，所述限位臺的高度低于擺片本體支撐環上定位凸臺的高度。

而且，所述擺片本體的擺部件在增加限位臺前后，其質心保持不變。