[發(fā)明專利]靜電陀螺和加速度計(jì)裝置及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310591515.2
• 申請(qǐng)日: 2023-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN116625358A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉寧;韋任;袁超杰;劉福朝;趙輝;蘇中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/16
• 分類號(hào): G01C21/16;G01C21/18;G01C19/56
• 代理公司: 北京天同知?jiǎng)?chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 16046
• 代理人: 宋曉云

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N靜電陀螺和加速度計(jì)裝置及系統(tǒng)，該裝置包括慣性敏感器件，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(shí)，所述慣性敏感器件發(fā)生進(jìn)動(dòng)，所述慣性敏感器件和電極板之間形成的電容器發(fā)生形變。本申請(qǐng)解決了由于金屬殼諧振陀螺傳統(tǒng)激勵(lì)方法使用壓電激勵(lì)和檢測(cè)、壓電電極緊貼諧振子自由端、粘貼會(huì)大大降低諧振陀螺品質(zhì)因數(shù)以及增加諧振子阻尼不均勻性的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種靜電陀螺和加速度計(jì)裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

慣性系統(tǒng)中陀螺儀和加速度計(jì)作為核心測(cè)量元件，在導(dǎo)彈制導(dǎo)、飛行控制和精確打擊目標(biāo)等軍用領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用。陀螺儀中的金屬殼諧振陀螺不僅具有傳統(tǒng)振動(dòng)陀螺的慣性品質(zhì)，還具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)和動(dòng)態(tài)范圍寬等特點(diǎn)。加速度計(jì)中的石英撓性加速度計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單，易于小型化和較高的測(cè)量精度等優(yōu)點(diǎn)。

慣性器件的常見激勵(lì)方式有靜電力、電磁力、壓電驅(qū)動(dòng)等，檢測(cè)方式有電容、壓電和壓阻檢測(cè)等。金屬殼諧振陀螺傳統(tǒng)激勵(lì)方法使用壓電激勵(lì)和檢測(cè)，壓電電極緊貼諧振子自由端，粘貼會(huì)大大降低諧振陀螺品質(zhì)因數(shù)以及增加諧振子阻尼不均勻性。傳統(tǒng)石英撓性加速度計(jì)使用的電磁力閉環(huán)，需要在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)線圈和永磁體，增大的體積的同時(shí)存在磁路不穩(wěn)定的問題。

針對(duì)上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

申請(qǐng)內(nèi)容

本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種靜電陀螺和加速度計(jì)裝置及系統(tǒng)，以至少解決由于金屬殼諧振陀螺傳統(tǒng)激勵(lì)方法使用壓電激勵(lì)和檢測(cè)、壓電電極緊貼諧振子自由端、粘貼會(huì)大大降低諧振陀螺品質(zhì)因數(shù)以及增加諧振子阻尼不均勻性的技術(shù)問題。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種靜電陀螺和加速度計(jì)裝置，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(shí)，所述慣性敏感器件發(fā)生進(jìn)動(dòng)，所述慣性敏感器件和電極板之間形成的電容器發(fā)生形變。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的另一方面，還提供了一種靜電陀螺和加速度計(jì)系統(tǒng)，包括如上所述的靜電陀螺和加速度計(jì)裝置。

在本申請(qǐng)實(shí)施例中，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(shí)，所述慣性敏感器件發(fā)生進(jìn)動(dòng)，所述慣性敏感器件和電極板之間形成的電容器發(fā)生形變，進(jìn)而解決了由于金屬殼諧振陀螺傳統(tǒng)激勵(lì)方法使用壓電激勵(lì)和檢測(cè)、壓電電極緊貼諧振子自由端、粘貼會(huì)大大降低諧振陀螺品質(zhì)因數(shù)以及增加諧振子阻尼不均勻性的技術(shù)問題。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：

靜電激勵(lì)和電容檢測(cè)屬于非接觸式激勵(lì)和檢測(cè)，目前被廣泛應(yīng)用于慣性器件。本申請(qǐng)采用垂直堆疊結(jié)構(gòu)由上至下分別為金屬諧振子、公共平面極板、石英撓性擺片以及底面極板，使用公共平面極板靜電激勵(lì)金屬殼諧振子，以及與底面極板一起驅(qū)動(dòng)石英擺片，并通過形成的電容器檢測(cè)敏感器件變化，檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)濾波解算后輸出角速率和加速度

本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N由石英撓性擺片和金屬殼諧振子組成的慣性器件，并且對(duì)器件外圍電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終可輸出角速率和加速度。

圖1是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一種靜電陀螺和加速度計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一種靜電陀螺和加速度計(jì)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一種靜電陀螺和加速度計(jì)裝置的正視圖；

圖4是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一種金屬諧振子的剖視圖；

圖5是根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的一種石英表頭的示意圖；