一种无骨架力矩器微小型石英加速度计制造技术

本发明专利技术提供了一种无骨架力矩器微小型石英加速度计，其特征在于，包括壳体，壳体为带法兰连接结构的圆柱体结构，定子组件深入壳体圆柱腔体底部，信号处理电路板外圆与壳体内孔配合固定，上定子组件和下定子组件利用连接环连接并焊接固定，并将摆架组件固定在定子组件内，所述摆架组件为加速度敏感质量块，本发明专利技术具有结构简单、工艺性强、精度高、体积小、重量轻、启动快、功率低、量程大的特点，特别适用于特别狭小空间和大量程要求使用条件的惯性系统，本发明专利技术提供特定的法兰固定盘，安装方式简单，通用。

【技术实现步骤摘要】
一种无骨架力矩器微小型石英加速度计
本专利技术涉及一种微小型石英加速度计，具体涉及一种无骨架力矩器微小型石英加速度计。
技术介绍
加速度计是惯性系统中的关键元件，石英加速度计由于其体积小、精度高、启动快、抗冲击、高可靠性等特点,被广泛应用于船舶、车辆、飞机等惯性导航系统，导弹及火箭的惯性制导系统及卫星、飞船的控制系统等。近几年来随着船舶、飞机等的应用环境复杂化和对精度要求高的趋势，许多领域都对加速度计提出了更高的要求，不仅要求加速度计精度高、体积小、重量轻、启动快、功率小、寿命长、抗冲击、抗环境能力强、可靠性高、性能稳定，而且要求在现有可用材料、工艺方法条件下，对小型化，大量程提出较高的要求。现有的石英加速度计采用推挽式力矩器结构，实现摆组件的误差补偿，但存在尺寸大，量程小，对工艺方法及条件要求高的缺陷，很难满足在现有材料条件下实现微小型化和大量程的需求。伺服摆式加速度计精度属于中低精度，虽然抗冲击，抗振动能力较强，但其采用轴窝-轴尖支承摆组件的工作原理，存在轴尖易磨损的固有缺陷，限制其在高精度、长时间可靠工作等高要求的惯性导航系统中的应用。因此需要研制一种具有无骨架力矩器特点的石英加速度计：与当前主流石英加速度计相比，测量精度，零偏稳定性，非线性度，重复性，功率，启动时间等指标与之相当，体积整体缩小，量程成倍增大且工艺方法更为简化，对新的磁钢材料要求更低。即改变主流石英加速度计的设计思路，采用无骨架力矩器结构，采用整体优化设计实现无骨架力矩器石英加速度计的微小型化，增大量程和简化工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述伺服摆式加速度计的固有缺陷，改变上述石英加速度计的力矩器结构设计的主流思路，提供一种无骨架力矩器微小型石英加速度计，具有精度高、重量轻、启动快、功率低、量程大幅增大，体积显著减小的特点。本专利技术采用的技术方案是：一种无骨架力矩器微小型石英加速度计，包括壳体，壳体为带法兰连接结构的圆柱体结构，定子组件深入壳体圆柱腔体底部，信号处理电路板外圆与壳体内孔配合固定，上定子组件和下定子组件利用连接环连接并焊接固定，并将摆架组件固定在定子组件内，所述摆架组件为加速度敏感质量块，当有加速度信号时，摆组件与上定子组件、下定子组件组成的差动电容传感器的电容发生变化，驱动检测电路检测上下极板之间的电容差值，并将电容差值转化为其成比例的电信号，该电信号经过校正、功率放大、反馈回路后进入力矩器，力矩器一端串联一个采样电路，流过采样电阻的电流与测量载体的加速度成比例。进一步地，所述壳体表面的垂直距离不大于17mm；所述壳体2的直径不大于Φ17mm。进一步地，所述信号处理电路板还设置有无金属壳体及接线柱，外部采用硅橡胶密封及隔离。进一步地，所述定子组件的力矩器为推挽式结构，或所述定子组件的力矩器为无骨架结构。进一步地，所述定子组件的力矩器中线圈与磁钢之间间隙小于0.15mm；进一步地，所述定子组件的力矩器中线圈与上定子之间间隙小于0.15mm；进一步地，所述定子组件的力矩器中线圈与下定子之间间隙小于0.15mm。进一步地，所述摆组件中线圈粘接在摆架上；进一步地，所述摆组件中线圈采用对称粘接的方式，重量差异小于1mg；所述摆组件中线圈直接成型，无金属或陶瓷骨架。进一步地，所述摆架21的外径小于φ14mm。进一步地，所述摆组件中敏感质量快在细颈支承下处于自由工作状态。专利技术具有结构简单、工艺性强、精度高、体积小、重量轻、启动快、功率低、量程大的特点，特别适用于特别狭小空间和大量程要求使用条件的惯性系统，本专利技术提供特定的法兰固定盘，安装方式简单，通用。附图说明以上所述仅是本专利技术专利方案概述，为了更清楚说明本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作详细说明。图1是本专利技术的结构示意图；图2是电信号的原理图；图3是定子组件3的各件装配关系；图4是下定子组件8各件装配关系；图5是上定子组件5各件装配关系；图6是磁钢组件11各件装配关系；图7是绝缘子组件13各件装配关系；图8是绝缘子组件14各件装配关系；图9是摆组件7各件装配关系。附图中的标记为：1-信号处理电路板，2-壳体，3-定子组件，4-密封螺钉，5-上定子组件，6-连接环，7-摆组件，8-下定子组件，9-下定子，10-磁钢组件，11-磁补偿环，12-上定子，13-绝缘子组件I，14-绝缘子组件II，15-磁钢，16-导磁帽，17-绝缘子座I，18-接线柱，19-绝缘子座II，20-接线柱，21-摆架，22-力矩器线圈。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。本专利技术的无骨架力矩器微小型石英加速度计如图1所示，包括壳体2，壳体2为带法兰连接结构的圆柱体结构，定子组件3深入壳体2原柱腔体底部，并用胶液固定。信号处理电路板1外圆与壳体2内孔配合并带胶固定。密封螺钉拧入壳体2的螺钉孔，并用密封胶密封固定。所述的电信号原理图如图2所示，本专利技术的电信号原理为：摆组件为加速度敏感质量块，有加速度信号时，摆组件与上定子组件、下定子组件组成的差动电容传感器的电容发生变化，驱动检测电路检测上下极板之间的电容差值，并将其转化为与之成比例的电信号，该信号经过校正、功率放大、反馈回路等环节后进入力矩器，力矩器一端串联一个采样电路，流过采样电阻的电流与测量载体的加速度成比例。定子组件3如图3所示。上定子组件5和下定子组件8将摆组件压紧，并用连接环6固定，采用激光焊接的方式固定。下定子组件8如图4所示，磁钢组件10压入下定子9的底部圆内，圆周部分套入磁补偿环11，并用胶液固定。上定子组件5如图5所示，绝缘子组件I13，绝缘子组件II14带胶固定于上定子12中，磁钢组件10压入上定子12的底部圆内，圆周部分套入磁补偿环11，并用胶液固定。磁钢组件10如图6所示，将磁补偿环16用粘接在磁钢15上。绝缘子组件I13如图7所示，将接线柱18用胶粘接在绝缘子座17上。绝缘子组件II14如图8所示，将接线柱20用胶粘接在绝缘子座19上。绝缘子座19，绝缘子座17分别粘接在下定子9和上定子12中，确保与上定子组件5和下定子组件8绝缘。摆组件7如图9所示，力矩器线圈22用胶液固定于摆架21上，要求力矩器线圈之间的重量差小于1mg，并保持同轴。与已有的伺服摆式加速度计相比，其摆组件连接方式为轴窝-轴尖支承，轴窝-轴尖存在动摩擦力，长时间、强振动环境工作轴窝-轴尖磨损严重，摆组件通过支承片、轴组件与座体连接，零件多且微小、可变因素难以控制。现有的石英加速度计力矩器线圈固定于金属骨架至上，涉及到槽满率等因数的限制，引起力矩器线圈与磁钢之间的间隙无法精确计算，造成线圈未工作在磁场最佳位置的问题。该设计结构因骨架较大，引起摆架，石英加速度计整体尺寸较大。本专利技术将力矩器线圈设计为直接成型的线圈，去掉用于整形及固定的骨架，大大缩小了力矩器线圈组件的外径，零件数量减少，降低了操作难度，提高了效率，同时控制力矩器线圈与磁钢之间的间隙处于磁场最佳位置，大大提高了磁场的有效利用率，不仅使石英加速度计的尺寸大大缩小，磁场利用率的提高，可极大的提高石英加速度计的量程。因此相较于现有的石英加速度计，本专利技术具有结构简单、工艺性强、精度高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无骨架力矩器微小型石英加速度计，其特征在于，包括壳体，壳体为带法兰连接结构的圆柱体结构，定子组件深入壳体圆柱腔体底部，信号处理电路板外圆与壳体内孔配合固定，上定子组件和下定子组件利用连接环连接并焊接固定，并将摆架组件固定在定子组件内，所述摆架组件为加速度敏感质量块，当有加速度信号时，摆组件与上定子组件、下定子组件组成的差动电容传感器的电容发生变化，驱动检测电路检测上下极板之间的电容差值，并将电容差值转化为其成比例的电信号，该电信号经过校正、功率放大、反馈回路后进入力矩器，力矩器一端串联一个采样电路，流过采样电阻的电流与测量载体的加速度成比例。

【技术特征摘要】
1.一种无骨架力矩器微小型石英加速度计，其特征在于，包括壳体，壳体为带法兰连接结构的圆柱体结构，定子组件深入壳体圆柱腔体底部，信号处理电路板外圆与壳体内孔配合固定，上定子组件和下定子组件利用连接环连接并焊接固定，并将摆架组件固定在定子组件内，所述摆架组件为加速度敏感质量块，当有加速度信号时，摆组件与上定子组件、下定子组件组成的差动电容传感器的电容发生变化，驱动检测电路检测上下极板之间的电容差值，并将电容差值转化为其成比例的电信号，该电信号经过校正、功率放大、反馈回路后进入力矩器，力矩器一端串联一个采样电路，流过采样电阻的电流与测量载体的加速度成比例。2.根据权利要求1所述无骨架力矩器微小型石英加速度计，其特征在于，所述壳体表面的垂直距离不大于17mm；所述壳体2的直径不大于Φ17mm。3.根据权利要求1所述无骨架力矩器微小型石英加速度计，其特征在于，所述信号处理电路板采用胶粘固定及密封；所述信号处理电路板还设置有无金属壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆清涛，刘杰，陶志远，武雷，王凯，孟德皓，
申请(专利权)人：陕西华燕航空仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61