[發明專利]靜電陀螺和加速度計裝置及系統

在審

• 申請號: 202310591515.2
• 申請日: 2023-05-23
• 公開（公告）號: CN116625358A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 劉寧;韋任;袁超杰;劉福朝;趙輝;蘇中
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/18;G01C19/56
• 代理公司: 北京天同知創知識產權代理事務所(普通合伙) 16046
• 代理人: 宋曉云

1.一種靜電陀螺和加速度計裝置，其特征在于，包括：

慣性敏感器件，包括石英敏感表頭和堆疊在所述石英敏感表頭上方的陀螺敏感器件,在所述裝置受到外力影響時，所述慣性敏感器件發生進動，所述慣性敏感器件和電極板之間形成的電容器發生形變。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，堆疊的所述石英敏感表頭和所述陀螺敏感器件中間共用一個公共電極極板，且所述石英敏感表頭和所述陀螺敏感器均為靜電驅動。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述陀螺敏感器件還包括金屬諧振子，所述金屬諧振子位于所述公共電極極板的上方，被配置為在受到外力影響時發生進動，以測量和感知旋轉運動。

4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述石英敏感表頭包括上極板、下極板和位于所述上極板和所述下極板之間的石英擺片，其中，所述上極板為所述公共電極極板。

5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述金屬諧振子包括半空心球狀的殼體和位于殼體中心軸位置的支撐桿，其中所述殼體的邊沿具有唇沿。

6.一種靜電陀螺和加速度計系統，其特征在于，包括：如權利要求1至5中任一項所述的靜電陀螺和加速度計裝置。

7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：

外圍電路，被配置為檢測所述電容器的形變，并將所述形變轉化電壓變化，基于所述電壓變化解算所述慣性敏感器件的角度和加速度，并輸出驅動控制信號，以控制所述陀螺敏感器件的諧振。

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述外圍電路包括：

電容檢測電路，被配置為檢測所述電容器的形變，并將所述形變轉化電壓變化，得到電壓信號；

信號調制電路，被配置為解調所述電壓信號并濾波濾除所述電壓信號中頻率大于預設頻率閾值的噪聲，得到電容差信息；

解算控制芯片，被配置為基于所述電容差信息解算所述慣性敏感器件的角度和加速度，并輸出所述驅動控制信號。

9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述外圍電路還包括：

數模轉換電路，被配置為將所述驅動控制信號轉換為模擬形式的所述驅動控制信號；

靜電驅動電路，被配置為在所述驅動控制信號的控制下，調整驅動電壓，以控制所述陀螺敏感器件的諧振。

10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述靜電驅動電路包括：

第一運算放大器和第二運算放大器，其中，所述第一運算放大器和所述第二運算放大器是電壓跟隨器，被配置為給第三運算放大器提供正負輸入電壓；

所述第三運算放大器，被配置為放大所述驅動控制信號。