[發明專利]一種高穩定石英撓性加速度計擺部件粘接方法

在審

• 申請號: 202010952167.3
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112180121A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 王鵬輝;吳萌萌;魏鵬;高巖;謝東方
• 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: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125;C09J5/00;C09J163/00;C09J11/04
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉英梅

本發明涉及一種高穩定石英撓性加速度計擺部件粘接方法，其特點為：在擺片和力矩器線圈骨架粘接時，在力矩器線圈骨架的粘接圓環面遠離擺片撓性梁的下半部通過連續涂膠的方式進行粘接。本發明改變了矩器線圈骨架上涂膠的位置和面積，僅涂在粘接圓環面的下半部，這樣當溫度變化時，擺片和力矩器線圈骨架的熱變形差區域僅為下半部涂膠的部分，一方面熱變形差區域較常規的涂膠方法減小，另一方面熱變形區域也遠離擺片撓性梁，從而減小了熱變形差在膠層中造成的應力對擺片撓性梁的影響，從而減小了溫度變化對加速度計偏值的影響，減小了加速度計偏值溫度系數。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，涉及石英撓性加速度計的核心部件——擺部件，具體涉及一種高穩定石英撓性加速度計擺部件粘接方法。

背景技術

石英撓性加速度計最早由美國森的斯坦公司于二十世紀七十年代研制成功，具體結構如圖1所示，是目前國內導航與制導、定位、定向系統應用最廣泛的加速度計。

石英撓性加速度計由上導磁環部件1、擺部件2、下導磁環部件3、連接環5、隔離環6、殼體4等構成。擺部件2由擺片2.1和力矩器線圈2.2通過膠粘接構成。擺片擺舌(擺片的一部分)和力矩器線圈構成敏感加速度的檢測質量。擺片擺舌兩面鍍有金膜，是傳感器的動極板，上、下導磁環端面是傳感器的定極板，構成了變距離差動式電容傳感器。上、下導磁環部件由上、下導磁環及磁鋼等構成，擺部件上的力矩器線圈處于磁路的工作氣隙中，構成永磁式力矩器。上、下導磁環部件與擺部件由連接環抱住，通過焊接連接，構成敏感表芯部件。敏感表芯部件套上隔離環，裝入殼體，通過膠粘接進行連接，構成加速度計。

當沒有加速度輸入時，由擺片擺舌和力矩器線圈構成的檢測質量處于中間的平衡位置。當有加速度輸入時，檢測質量由于慣性力偏離平衡位置，即差動電容的動極板位置發生變化，差動電容發生變化，差動電容檢測電路將其轉變為電信號輸出。該電信號通過伺服放大器轉換為相應的電流信號，輸入到力矩器線圈，力矩器線圈在氣隙磁場中受到電磁力，使檢測質量重新回到平衡位置。力矩器線圈中電流的大小與輸入加速度的大小相關，通過檢測力矩器線圈中的電流大小，即可以得到輸入加速度的大小。

在石英撓性加速度計中，擺部件是核心部件，其結構如圖2所示，擺部件具有以下功：

1、擺片擺舌和力矩器線圈一起構成檢測質量，為加速度檢測提供擺性；

2、擺部件上的力矩器線圈與上、下導磁環部件一起構成力矩器；

3、擺片正反兩面鍍覆的金膜作為傳感器動極板，與上、下導磁環部件上的定極板一起構成變距離式差動式電容傳感器。

為了實現高穩定性的石英撓性加速度計，需要有高穩定性的擺部件。對擺部件的要求如下：

1、提供高穩定性的擺性；

2、保證力矩器線圈位置穩定；

3、保證擺片擺舌位置穩定，從而保證電容傳感器的動極板位置穩定。

擺部件由擺片和力矩器線圈通過膠粘接構成。常規的石英擺部件粘接方法是在力矩器線圈骨架2.2.1的整個粘接圓環面2.2.1a上涂滿膠，如圖3所示，黑色填充部分為粘膠區域；然后利用工裝將擺片和兩個力矩器線圈粘接在一起。但是，由于擺片材料為石英玻璃，力矩器線圈骨架材料為硬質鋁合金或陶瓷，二者的熱膨脹系數不同，當溫度變化時，二者存在熱變形差。由于存在熱變形差，擺片與力矩器線圈骨架間的粘接膠中存在應力，當兩側粘接結構不對稱時，應力傳遞到擺片撓性梁2.1.1(擺片的一部分)，會使擺片撓性梁發生偏轉，從而擺片擺舌位置發生變化，改變了電容傳感器動極板的位置，即改變了加速度計的機械零位，從而影響加速度計的偏值大小，使加速度計的偏值隨溫度變化，產生偏值溫度系數。

要解決這個問題，需要改善加速度計擺部件粘接方法，使擺部件在溫度變化時保持高穩定性。

發明內容