一种用于MEMS惯性测量组合温控的保温结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于MEMS惯性测量组合温控的保温结构，包括加热组件、保温层、隔热外罩和底座；所述保温层完全包覆在MEMS惯性测量单元外部；加热组件设置在所述保温层与MEMS惯性测量单元之间，控制MEMS惯性测量单元的温度；隔热外罩和底座组成封闭空间，所述保温层贴附在隔热外罩和底座的内侧。本发明专利技术通过设置加热罩、保温层、外罩、底座组成保温结构，重量轻，体积小，恒温效果好，结构刚度好，且成本低。本发明专利技术的隔热外罩采用不锈钢材料加工而成，平衡了组合的质量分布，调整了组合重心，使MEMS惯性测量单元重心与组合重心保持一致，保证了MEMS惯性测量单元的减振效果最佳。

A thermal insulation structure for MEMS inertial measurement unit temperature control

The invention discloses a thermal insulation structure for temperature control of the MEMS inertial measurement unit (IMU), which comprises a heating component, an insulating layer, an insulating cover and a base; the insulating layer is completely coated outside the MEMS inertial measurement unit; the heating component is arranged between the insulating layer and the MEMS inertial measurement unit to control the temperature of the MEMS inertial measurement unit. The heat insulation cover and the base constitute a closed space, and the heat insulation layer is attached to the inside of the heat insulation cover and the base. The heat preservation structure is composed of a heating cover, an insulating layer, an outer cover and a base, which has the advantages of light weight, small volume, good constant temperature effect, good structural stiffness and low cost. The heat insulation outer cover of the invention is made of stainless steel material, which balances the mass distribution of the assembly, adjusts the combined gravity center, keeps the gravity center of the MEMS inertial measurement unit consistent with the combined gravity center, and guarantees the best damping effect of the MEMS inertial measurement unit.

【技术实现步骤摘要】
一种用于MEMS惯性测量组合温控的保温结构
本专利技术涉及一种用于MEMS惯性测量组合温控的保温结构，属于保温结构

技术介绍
MEMS惯性器件成本低、体积小、功耗小、易于数字化等特点使其在捷联惯性测量系统中日益受到重视，应用广泛，涉及多个军民应用领域。然而，MEMS惯性器件尤其是MEMS陀螺仪存在精度低、漂移大等缺点，严重影响了系统测量精度及测试性能。全温范围内，MEMS惯性器件的精度并不高，长时间工作时，环境温度会带来零位漂移，对MEMS惯性器件的精度产生直接影响。因此，保持MEMS惯性器件工作在合适的稳定的温度环境下，是解决精度问题的重要方面。对于导弹上使用的MEMS惯性测量组合，为了保证其测量精度，需要保持其工作温度处于65℃恒温环境，因此需要对MEMS惯性测量组合设置保温结构。由于导弹对于重量和体积的要求比较严格，因此保温结构不仅要保证在低温环境下的保温效果，还需要保证重量轻，体积小。如何设置一种满足导弹需要的MEMS惯性测量组合的保温结构，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种MEMS惯性测量组合温控的保温结构，本专利技术为MEMS惯性测量组合提供了65℃恒温工作环境，体积小、重量轻、功耗小、成本低，提高了MEMS器件的输出精度。本专利技术的技术方案如下：提供一种用于MEMS惯性测量单元温控的保温结构，包括加热组件、保温层、隔热外罩和底座；所述保温层完全包覆在MEMS惯性测量单元外部；加热组件设置在所述保温层与MEMS惯性测量单元之间，控制MEMS惯性测量单元的温度；隔热外罩和底座组成封闭空间，所述保温层贴附在隔热外罩和底座的内侧。优选的，隔热外罩和底座的材质不同，通过调整二者的尺寸比例，使MEMS惯性测量单元的在安装保温结构后重心位置保持不变。优选的，所述加热组件包括加热罩、贴附在加热罩上表面的上加热片和贴附在加热罩侧壁的侧加热片。优选的，所述上加热片和侧加热片具有内置温度传感器，当内置温度传感器测量的温度超过设定阈值时，停止使用对应的加热片加热。(避免温度过热)优选的，加热罩采用铝合金材料。优选的，保温层包括上保温毡、侧保温结构和下保温结构；所述上保温毡覆盖加热组件的上表面；所述侧保温结构覆盖加热组件的侧面，侧保温结构为厚度大于上保温毡的保温结构；下保温结构包括下隔热罩、下保温毡和隔热平垫，所述下隔热罩覆盖加热罩的下表面并支撑，下保温毡设置在下隔热罩内部，下保温毡上沿周向设置多个通孔，隔热平垫穿过通孔深入到加热罩内部支撑MEMS惯性测量组合。优选的，底座上设置多个与隔热平垫对应的凸台，隔热平垫放置在凸台上，多个凸台的上表面处于同一平面。优选的，所述下隔热罩采用聚砜材料，隔热平垫采用陶瓷材质。优选的，上保温毡的厚度为4.5～5.5mm，侧保温结构包括设置在内层的4.5～5mm厚的侧保温毡和设置在外层的2.5～3mm厚的薄保温毡；下保温毡厚度为4.5～5.5mm。优选的，所有的保温毡采用纳米气凝胶材料制成。优选的，隔热外罩采用不锈钢材料，底座采用高强度铝合金材料，表面进行了瓷质阳极化处理。优选的，下保温结构固定于底座上。优选的，所述保温结构为对称结构。本专利技术具有以下特点：(1)本专利技术通过设置加热罩、保温层、外罩、底座组成保温结构，重量轻，体积小，恒温效果好，结构刚度好，且成本低。(2)本专利技术的加热罩采用铝合金材料制成，热导率247W/(m·K)，密度2690kg/m3，在降低重量的同时，保证了加热片的热量快而多的传输至MEMS惯性测量单元的工作空间内，热传导性好，降低了功耗。(3)本专利技术的加热片选用薄膜电加热片，设计中内置PT100温度传感器，实时监测加热罩的温度，防止过热。(4)本专利技术的上保温毡、中保温毡、下保温毡选用了导热系数仅为0.018W/(m·K)，工作温度范围-200-650℃，阻燃等级A1级的纳米气凝胶毡制成，大大减少了热量散失，降低了加热功耗损失。(5)本专利技术的下隔热罩采用聚砜材料，为热的不良导体，安装固定了加热罩，避免了金属热传导；为了解决下隔热罩为非金属材料，刚性差的问题，本专利技术在下保温毡中加入陶瓷材质的隔热平垫，以提高MEMS惯性测量单元的支撑刚度。(6)本专利技术的隔热外罩采用不锈钢材料加工而成，平衡了组合的质量分布，调整了组合重心，使MEMS惯性测量单元重心与组合重心保持一致，保证了MEMS惯性测量单元的减振效果最佳。(7)本专利技术的底座采用航空用高强度铝合金材料加工而成，呈内凹槽外支腿样式，凹槽内部及支腿两端设计了加强筋，提高了零件的刚度。附图说明图1为本专利技术MEMS惯性测量组合温控的保温结构组成示意图；图2a为本专利技术MEMS惯性测量组合温控的保温结构图的剖视图；图2b为本专利技术MEMS惯性测量组合温控的保温结构图的左视图；图2c为本专利技术MEMS惯性测量组合温控的保温结构图的俯视图。其中1为隔热外罩；2为上保温毡；3为上加热片；4为加热罩；5为薄中保温毡；6为中保温毡；7为侧加热片；8为M2×6开槽沉头螺钉；9为底座；10为下保温毡；11为下隔热罩；12为M2×5开槽沉头螺钉；13为M3×12开槽沉头螺钉；14为隔热平垫；图3a加热罩结构主视图；图3b为加热罩结构左视图；图3c为上加热片结构尺寸图；图3d为侧加热片结构尺寸图；图4a为中保温毡结构图；图4b为薄保温毡结构图；图4c为中保温毡结构侧向视图；图4d为薄保温毡结构侧向视图；图5a为隔热平垫结构图；图5b为下保温毡结构图；图5c为下隔热罩的主视图；图5d为下隔热罩的剖视图；图6a为隔热外罩结构图的主视图；图6b为隔热外罩结构图的俯视图；图7a为底座结构图的主视图；图7b为底座结构图的主视图的B向局部视图；图7c为底座结构图的剖视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明：参见图1、2用于MEMS惯性测量单元温控的保温结构，主要为MEMS惯性测量单元提供稳定的合适的工作温度环境，提高MEMS惯性器件的输出精度，降低组合的成本。包括加热组件、上保温毡2、侧保温结构、下保温结构、隔热外罩1、底座9、下隔热罩上隔热罩分别与底座的固定螺钉8、加热罩固定螺钉12、底座与惯性测量单元连接螺钉13组成。加热组件包含加热罩4及两个加热片，为组合提供稳定的热量来源并进行温度监测；保温结构选用纳米气凝胶毡及工业羊毛毡作为原材料，用来防止热量散失并减少功率损耗；隔热外罩1及底座9为加热组件及保温组件提供结构支撑。参见图3，所述加热组件由加热罩4、上加热片3及侧加热片7组成，是热量的来源之处。加热罩采用高强度航空用铝合金铣加工而成，铝合金材料热导率247W/(m·K)，密度2690kg/m3，既加快了向MEMS惯性测量组合的热量传输速率，又降低了整体重量，是良好的结构支撑及热传导材料。加热罩套设在MEMS惯性测量组合的外部，在保证不接触MEMS惯性测量组合部件的基础上，体积应尽量小。加热罩通过四个沉头螺钉与下隔热罩进行连接，侧面设计了出线孔用来引出传输MEMS惯性测量单元惯性参数及温度参数的线缆。上加热片与侧加热片为薄膜电加热片，用胶接的方式固定在加热罩上，并使用GD414硅橡胶进行了加固，防止脱落；侧加热片安装有PT100温度传感器，可实时监测加热罩的温度，输出加热片温度，是温度控制算法的输入参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于MEMS惯性测量单元温控的保温结构，其特征在于，包括加热组件、保温层、隔热外罩和底座；所述保温层完全包覆在MEMS惯性测量单元外部；加热组件设置在所述保温层与MEMS惯性测量单元之间，控制MEMS惯性测量单元的温度；隔热外罩和底座组成封闭空间，所述保温层贴附在隔热外罩和底座的内侧。

【技术特征摘要】
1.一种用于MEMS惯性测量单元温控的保温结构，其特征在于，包括加热组件、保温层、隔热外罩和底座；所述保温层完全包覆在MEMS惯性测量单元外部；加热组件设置在所述保温层与MEMS惯性测量单元之间，控制MEMS惯性测量单元的温度；隔热外罩和底座组成封闭空间，所述保温层贴附在隔热外罩和底座的内侧。2.根据权利要求1所述的一种用于MEMS惯性测量组合温控的保温结构，其特征在于，隔热外罩和底座的材质不同，通过调整二者的尺寸比例，使MEMS惯性测量单元的在安装保温结构后重心位置保持不变。3.根据权利要求1或2所述的一种用于MEMS惯性测量组合温控的保温结构，其特征在于，所述加热组件包括加热罩、贴附在加热罩上表面的上加热片和贴附在加热罩侧壁的侧加热片。4.根据权利要求3所述的一种用于MEMS惯性测量组合温控的保温结构，其特征在于，所述上加热片和侧加热片具有内置温度传感器，当内置温度传感器测量的温度超过设定阈值时，停止使用对应的加热片加热。5.根据权利要求3所述的一种用于MEMS惯性测量组合温控的保温结构，其特征在于，加热罩采用铝合金材料。6.根据权利要求1或2所述的一种用于MEMS惯性测量组合温控的保温结构，其特征在于，保温层包括上保温毡、侧保温结构和下保温结构；所述上保温毡覆盖加热组件的上表面；所述侧保温结构覆盖加热组件的侧面，侧保温结构为厚度大于上保温毡的保温结构；下保温结构包括下隔热罩、下保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢立华，袁倩，白滢，李世臻，陈团，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11