[發明專利]一種軸對稱諧振器

在審

• 申請號: 202011071505.9
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112161617A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 林丙濤;楊峰;梅松;肖凱;林翠平
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: G01C19/5691
• 分類號: G01C19/5691
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發明公開了一種軸對稱諧振器，包括玻璃球殼，在玻璃球殼內設有支柱、底層電極、壓電薄膜和表層電極；底層引腳電極附著于支柱表面，底層輻條電極和底層壓電電極附著于玻璃球殼內表面；每個底層壓電電極分別通過底層輻條電極與底層引腳電極電連接；壓電薄膜一一對應地設置在每個底層壓電電極表面上；表層壓電電極一一對應地附著于每個壓電薄膜表面，并與對應位置的底層壓電電極形成一對電極，分別作為激勵電極或者檢測電極；表層輻條電極附著于玻璃球殼內表面；所有表層引腳電極附著于玻璃球殼支柱表面并分別通過表層輻條電極與表層壓電電極電連接。本發明結構及工藝更為簡單，加工方便，更利于批量化制作。

技術領域

本發明涉及慣性傳感技術領域，具體涉及一種可實現角度變化感測的軸對稱諧振器。

背景技術

微半球陀螺兼具成本低、體積小和精度高等多優點，已成為微型高精度陀螺的熱門研究方向之一，其核心元件微半球諧振器為三維軸對稱結構。

微半球諧振器的微加工工藝包括微吹制法、犧牲層法、精加工法等，微吹制法通過將玻璃材料加熱至其軟化點，上下表面的壓力差驅動處于流體態的諧振器熱塑變形，諧振器完成結構成型。微吹制工藝方案制作的諧振器軸對稱性高、表面粗糙度低、殼體材質內部缺陷少，因此諧振器的Q值較高，多為幾十萬至幾百萬，時間常數幾秒至幾百秒，陀螺零偏穩定性最優已達10^-3°/h量級。

現有的技術方案中，吹制后的微半球諧振器的振動信號采用靜電激勵和檢測，需將微半球諧振器與激勵檢測電極進行微組裝形成幾微米至二十微米的靜電電容間隙，且對間隙精度及一致性要求較高，大幅增加了工藝難度，使得微組裝工藝成為制約吹制型微半球陀螺批量化制作的瓶頸工藝之一。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種結構簡單、加工方便、無需微組裝且適合批量制作的軸對稱諧振器。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種軸對稱諧振器，包括球冠狀的玻璃球殼，在玻璃球殼內中心處沿徑向設有支柱；在玻璃球殼唇緣上設有電鍍質量環，其特征在于：在玻璃球殼內設有底層電極、壓電薄膜和表層電極；

所述底層電極包括底層引腳電極、底層輻條電極和底層壓電電極，其中底層引腳電極附著于玻璃球殼支柱表面，底層輻條電極和底層壓電電極附著于玻璃球殼內表面；底層壓電電極為2ⁿ個，n為整數且≥0，所有底層壓電電極位于同一個圓周上且該圓周所在面平行于唇緣所在面；每個底層壓電電極分別通過一一對應的底層輻條電極與同一個底層引腳電極電連接；

所述壓電薄膜的數量與底層壓電電極的數量相同并一一對應地設置在每個底層壓電電極表面上；

所述表層電極包括表層引腳電極、表層輻條電極和表層壓電電極，表層引腳電極、表層輻條電極、表層壓電電極的數量均與壓電薄膜的數量相同；其中表層壓電電極一一對應地附著于每個壓電薄膜表面，并與對應位置的底層壓電電極形成一對電極，分別作為激勵電極或者檢測電極；表層輻條電極附著于玻璃球殼內表面；所有表層引腳電極附著于玻璃球殼支柱表面并分別通過對應的表層輻條電極與表層壓電電極電連接從而將對應的表層壓電電極信號引出；

所有表層引腳電極之間以及所有表層引腳電極和底層引腳電極之間彼此隔離；所有表層輻條電極之間、所有底層輻條電極之間以及每個表層輻條電極和每個底層輻條電極之間均彼此隔離。

優選地，所有底層壓電電極、壓電薄膜和表層壓電電極設置在靠近玻璃球殼頂部位置。

優選地，所有底層壓電電極和表層壓電電極的形狀、尺寸分別與對應位置的壓電薄膜的形狀、尺寸一致。

進一步地，所有底層壓電電極首尾相連形成一個封閉的環帶，所有壓電薄膜對應的首尾相連形成一個封閉的環帶并設置在底層壓電電極形成的環帶的表面，2ⁿ個表層壓電電極間隔均勻地設置在壓電薄膜形成的環帶的表面。