一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺制造技术

本发明专利技术属于哥氏振动陀螺领域，尤其涉及一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺。所述振动陀螺包括一体式圆柱壳体石英谐振子、电极底座、长导电插针、短导电插针、金属罩、和封装底座。本发明专利技术的目的是改善现有的在谐振子底面或侧面粘贴压电陶瓷片激励与检测的方法对石英圆柱壳体谐振子品质因数、振动陀螺的检测灵敏度以及陀螺漂移误差影响较大的问题，改善现有的半球谐振陀螺静电激励与检测方案复杂、加工和装配难度大等问题，提出一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺。该陀螺具有结构简洁，加工容易，有利于提高信噪比，能实现陀螺高精度等优点。

A cylindrical shell vibration gyro based on electrostatic excitation and detection

The invention belongs to the field of Coriolis vibration gyroscope, in particular to a vibrating shell of a cylindrical shell based on electrostatic excitation and detection. The vibration gyro comprises an integral cylindrical shell, a quartz resonator, an electrode base, a long conducting pin, a short conductive pin, a metal cover and a packaging base. The purpose of this invention is to improve the effect of harmonic oscillator method in the bottom or side pasting piezoelectric ceramic plate voltage excitation and detection of the existing quartz cylindrical shell resonator quality factor, gyroscope detection sensitivity and gyro drift error, improve the problem of hemispherical resonator gyro electrostatic excitation and detection scheme of the existing complex, processing and the assembly is difficult, a cylindrical shell vibration excitation and detection based on electrostatic gyroscope. The gyroscope has the advantages of simple structure, easy processing, high signal to noise ratio, high precision of gyro and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺
本专利技术属于哥氏振动陀螺领域，尤其涉及一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺。
技术介绍
陀螺是一种检测惯性空间中物体角运动的传感器，是惯性导航、制导与姿态控制的关键器件。圆柱壳体振动陀螺基于哥氏原理敏感角速度，是一种有别于传统机械转子陀螺的无转子陀螺。圆柱壳体振动陀螺通过利用谐振子振动时产生的驻波进动代替了转子的高速转动，从而避免了机械摩擦，从根本上减小了漂移误差，具有精度高、寿命长、可靠性好、体积小、重量轻、功耗低等优点，在惯性
尤其是空间导航领域受到高度重视，具有广泛的应用前景。圆柱壳体振动陀螺的工作方式一般为：在圆柱壳体谐振子底面或侧面粘贴压电电极，分别作为压电驱动电极与压电检测电极。在谐振子底面或侧面相对的压电驱动电极施加交流电压，压电驱动电极在逆压电效应作用下振动并激发谐振子振动于二阶模态，即谐振子的激励模态。轴向角速度输入使谐振子产生检测模态，其振动通过与驱动电极成45°夹角的压电检测电极检测，压电检测电极由于压电效应产生的敏感信号经过电路和软件处理即可得到输入角速度。采用压电激励与检测方法时，压电陶瓷材料自身的损耗比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺，其特征在于：所述振动陀螺包括一体式圆柱壳体石英谐振子(100)、电极底座(200)、长导电插针(300)、短导电插针(400)、金属罩(500)、和封装底座(600)；所述一体式圆柱壳体石英谐振子(100)由高纯度石英材料一体化加工而成，包括谐振环(110)、导振环(120)、底盘(130)、固定柱(140)，四者共轴放置，从下而上依次为谐振环(110)、导振环(120)和底盘(130)，固定柱(140)位于底盘(130)靠近导振环(120)一侧的中心，所述底盘(130)上开有2N个底盘孔(150)，1≤N≤8；所述底盘(130)上下两侧的表面除固定柱...

【技术特征摘要】
1.一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺，其特征在于：所述振动陀螺包括一体式圆柱壳体石英谐振子(100)、电极底座(200)、长导电插针(300)、短导电插针(400)、金属罩(500)、和封装底座(600)；所述一体式圆柱壳体石英谐振子(100)由高纯度石英材料一体化加工而成，包括谐振环(110)、导振环(120)、底盘(130)、固定柱(140)，四者共轴放置，从下而上依次为谐振环(110)、导振环(120)和底盘(130)，固定柱(140)位于底盘(130)靠近导振环(120)一侧的中心，所述底盘(130)上开有2N个底盘孔(150)，1≤N≤8；所述底盘(130)上下两侧的表面除固定柱(140)一端外表面对应的光胶区域(160)以外的其他区域及底盘孔(150)的内侧表面和固定柱(140)的外侧表面均镀制有金属薄膜电极(170)；所述金属薄膜电极(170)包含两层：过渡层和导电层，所述过渡层选择金属Cr，厚度控制在5nm～30nm；所述导电层是任何具有良好导电性和稳定性的金属薄膜材料，厚度控制在100nm～500nm；金属薄膜电极170的镀制过程如下：首先在底盘(130)表面镀制一层过渡层，然后在过渡层上镀制导电层；镀制方法均为磁控溅射法；所述电极底座(200)的主体是一个石英底盘(210)，所述石英底盘(210)的上表面分为四个区域：中央区域为用于光胶的SiO2台阶层(220)，所述SiO2台阶层(220)的大小与光胶区域(160)的大小一致，直径为6mm～12mm，厚度约5μm～30μm；中央区域往外为一个面积较大的环形电极(230)，面积较大的环形电极(230)往外为8个“凸”字形电极(240)；8个“凸”字形电极(240)往外为面积较小的环形电极(250)；所述面积较大的环形电极(230)和面积较小的环形电极(250)分别带有四个均匀分布且相互错开的外凸起(231)和内凸起(251)，将8个“凸”字形电极(240)分隔成独立的部分；所述面积较大的环形电极(230)和面积较小的环形电极(250)均用于接地形成零电位，隔离8个“凸”字形电极，避免电极间信号的串扰，另外也可以防止环形电极区域内电荷积累产生噪声信号；所述面积较大的环形电极(230)、“凸”字形电极(240)和面积较小的环形电极(250)的膜层结构及镀制方法与金属薄膜电极(170)相同；电极的不同形状和分布通过掩模光刻法实现；所述金属罩(...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲天良，潘瑶，肖鹏博，樊振方，吴素勇，刘贱平，杨开勇，罗晖，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43