用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构制造技术

本发明专利技术涉及一种用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构，包括上、下导磁环部件、摆部件和连接环，摆部件由石英摆片、力矩器线圈和线圈骨架组成，上、下导磁环部件均由导磁环、圆柱形永磁体、导磁盖和导磁底座组成，导磁环的底部同轴安装在导磁盖上，该导磁盖的中心同轴制出一个向上凸起且开口朝下的凹槽，该凹槽的内部由上至下依次同轴设置圆柱形永磁体和导磁底座，该导磁底座与导磁盖激光密封焊接在一起形成封闭的腔体；导磁环部件成对使用同轴镜像安装，通过连接环激光密封焊接在一起，摆部件固装在其间。本发明专利技术通过在现有石英挠性加速度计结构基础上改进导磁环部件结构、增加激光焊接密封设计，保持加速度计内部的真空度，保持加速度计分辨率随时间的稳定性。

Vacuum retaining structure for high resolution quartz flexible accelerometer

【技术实现步骤摘要】
用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构
本专利技术属于传感器
，尤其是一种用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构，是一种适用于高分辨率导航系统和重力梯度仪系统的加速度计测量元件。
技术介绍
石英挠性加速度计是一种差动电容式闭环高精度的传感器，最早由美国森的斯坦公司于二十世纪七十年代研制成功，具体结构在美国专利(专利号4250757)有详细描述，它的表芯结构如图1、图2所示，是目前国内惯性导航测量及制导系统普遍使用的结构最简单的高精度加速度计。图1是普通石英挠性加速度计三维爆炸视图，图2是普通石英挠性加速度计二维轴剖视图。它包括上、下导磁环部件10、摆部件20和连接环30。导磁环11、圆柱形永磁体12、导磁帽13组成导磁环部件10。石英摆片21、力矩器线圈22和线圈骨架23组成摆部件20。导磁环部件10成对使用同轴镜像安装，通过连接环30胶结或点焊31连接在一起，在两导磁环部件10之间固装摆部件20。石英挠性加速度计工作原理为：当产品有沿敏感轴方向的加速度作用时，由于没有合外力作用，石英摆片保持原有运动状态，因此相对上、下力矩器产生位移，使两侧平板电容形成电容差。差动电容传感器敏感到电容差，产生一个与电容差成比例的电流。电流经伺服电路滤波、积分、放大等处理后加载在力矩器线圈上，载流力矩器线圈受到力矩器磁场的作用产生一个与输入加速度方向相同的电磁力F，使挠性石英摆片回复到平衡位置(两侧电容相等)。此时力矩器线圈中的力矩电流反映了加速度的大小和方向，检出力矩器线圈上的电流即可计算出输入加速度，实现加速度的测量。高分辨率导航系统、重力梯度仪系统要求加速度计具有高稳定性的高分辨率，这就要求石英挠性加速度计内部长时间保持高真空度，使石英摆片工作周围没有沉浮颗粒或分子，降低颗粒或分子的布朗运动对对石英摆片撞击带来的干扰力矩或热噪声。同时减少颗粒腐蚀带来的检测质量的质量变化。现有技术的石英挠性加速度计主要局限性在：加速度计装配后内部形成一个真空腔体，腔体边缘采用胶结会有一定的漏气率，同时内部不同材料均有不等的出气速率，加速度计内部真空度在长期的工作条件下会恶化，无法长时间保持。表1为高分辨率石英挠性加速度计内部材料出气速率对比。表1石英挠性加速度计内部材料出气速率对比高分辨率石英挠性加速度计内部出气速率最大的材料是粉末冶金永磁体，存在缝隙和孔隙度，藏有气体，真空排气时无法排除干净，会在长时间的工作过程中陆续排出到加速度计内部，加速度计内部气压产生变化，引起分辨率和稳定性降低。目前真空保持的主要方法有两种：1)采用合适的吸气剂，但有一定限度的使用次数；2)将加速度计内部腔体始终与真空泵连接，但实际工作中如果真空泵与加速度计连接，工作时会引起机械振动，降低加速度计精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构。本专利技术的目的是通过以下技术手段实现的：一种用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构，包括上、下导磁环部件、摆部件和连接环，摆部件由石英摆片、力矩器线圈和线圈骨架组成，其特征在于：上、下导磁环部件均由导磁环、圆柱形永磁体、导磁盖和导磁底座组成，导磁环的底部同轴安装在导磁盖上，该导磁盖的中心同轴制出一个向上凸起且开口朝下的凹槽，该凹槽的内部由上至下依次同轴设置圆柱形永磁体和导磁底座，该导磁底座与导磁盖激光密封焊接在一起形成封闭的腔体；导磁环部件成对使用同轴镜像安装，通过连接环激光密封焊接在一起，摆部件固装在其间。而且，所述的导磁环为环状结构，其中心同轴制出中心孔。而且，在圆柱形永磁体的上方同轴设置导磁帽，该导磁帽位于圆柱形永磁体和导磁盖凹槽的内壁上表面之间。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术的导磁环、导磁盖和导磁底座代替原来结构和相同材料的导磁环，可满足石英挠性加速度计工作气隙磁感应强度的需求。2、本专利技术所设计的石英挠性加速度计增加了密封结构的设计，上、下导磁环部件通过连接环激光密封焊接在一起，密封后的漏率小于1.1×10-10Pa·m3/s，摆部件固装在其间，保证加速度计外部气体不会进入；导磁盖和导磁底座激光密封焊接在一起，将永磁体密封起来，永磁体不会将自身缝隙内气体排出到加速度计内部，有效抑制了永磁体的出气速率，保持加速度计内部真空度稳定，保持加速度计分辨率随时间的稳定性。3、本专利技术所设计的石英挠性加速度计密封结构设计简单，工艺实施方便，其真空度高、真空度保持时间长，适用于高分辨率导航系统、重力梯度仪等系统。4、本专利技术是一种设计科学、结构合理的用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构，本专利技术是通过在现有石英挠性加速度计结构基础上改进导磁环部件结构、增加激光焊接密封设计，解决石英挠性加速度计抽真空后，内部气压随材料的放气而变化的问题，保持加速度计内部的真空度，保持加速度计分辨率随时间的稳定性。附图说明图1是目前石英挠性加速度计三维爆炸视图；图2是目前石英挠性加速度计二维轴剖视图；图3是本专利技术实施例一提出的新型石英挠性加速度计的二维轴剖视图；图4是本专利技术实施例二提出的新型石英挠性加速度计的二维轴剖视图。图中：10.导磁环部件；20.摆部件；30.连接环；11.导磁环；12.圆柱形永磁体；13.导磁帽；14.导磁盖；15.导磁底座；16.激光密封焊接；21.石英摆片；22.力矩器线圈；23.线圈骨架；31.胶结或点焊；32.激光密封焊接。具体实施方式下面结合附图详细叙述本专利技术的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。一种用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构，包括上、下导磁环部件10、摆部件20和连接环30。摆部件由石英摆片21、力矩器线圈22和线圈骨架23组成。上、下导磁环部件为圆筒形柱体，导磁环部件成对使用同轴镜像安装，通过连接环激光密封焊接32在一起，密封后的漏率小于1.1×10-10Pa·m3/s，摆部件固装在其间。本专利技术的上、下导磁环部件的结构可以设计成两种不同的形式，下面分别对两种结构形式进行描述：实施例一：如图3所示，上、下导磁环部件均由导磁环11、圆柱形永磁体12、导磁帽13、导磁盖14和导磁底座15组成，以导磁底座为基准，依次同轴安装圆柱形永磁体、导磁帽、导磁盖、导磁环，构成导磁环部件。导磁环为环状结构，其中心同轴制出中心孔。导磁环的底部同轴安装在导磁盖上，该导磁盖的中心同轴制出一个向上凸起且开口朝下的凹槽，导磁环的中心孔与导磁盖的凹槽同轴设置。该凹槽的内部由上至下依次同轴设置导磁帽、圆柱形永磁体和导磁底座，导磁帽设置在圆柱形永磁体的上方，且导磁帽位于圆柱形永磁体和导磁盖凹槽的内壁上表面之间。该导磁底座与导磁盖激光密封焊接16在一起形成封闭的腔体，导磁帽和圆柱形永磁体被固定在封闭区域内。实施例二：如图4所示，上、下导磁环部件均由导磁环11、圆柱形永磁体12、导磁盖14和导磁底座15组成，以导磁底座为基准，依次同轴安装圆柱形永磁体、导磁盖、导磁环，构成导磁环部件。导磁环为环状结构，其中心同轴制出中心孔。导磁环的底部同轴安装在导磁盖上，该导磁盖的中心同轴制出一个向上凸起且开口朝下的凹槽，导磁环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构，包括上、下导磁环部件、摆部件和连接环，摆部件由石英摆片、力矩器线圈和线圈骨架组成，其特征在于：上、下导磁环部件均由导磁环、圆柱形永磁体、导磁盖和导磁底座组成，导磁环的底部同轴安装在导磁盖上，该导磁盖的中心同轴制出一个向上凸起且开口朝下的凹槽，该凹槽的内部由上至下依次同轴设置圆柱形永磁体和导磁底座，该导磁底座与导磁盖激光密封焊接在一起形成封闭的腔体；导磁环部件成对使用同轴镜像安装，通过连接环激光密封焊接在一起，摆部件固装在其间。

【技术特征摘要】
1.一种用于高分辨率石英挠性加速度计的真空保持结构，包括上、下导磁环部件、摆部件和连接环，摆部件由石英摆片、力矩器线圈和线圈骨架组成，其特征在于：上、下导磁环部件均由导磁环、圆柱形永磁体、导磁盖和导磁底座组成，导磁环的底部同轴安装在导磁盖上，该导磁盖的中心同轴制出一个向上凸起且开口朝下的凹槽，该凹槽的内部由上至下依次同轴设置圆柱形永磁体和导磁底座，该导磁底座与导磁盖激光密封焊接在一起形成封...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂鲁燕，刘晓东，侯文超，王得信，仇恺，李立杰，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12