一种热膨胀式流体三轴加速度计制造技术

本实用新型专利技术涉及惯性测量技术领域，尤其是涉及一种热膨胀式流体三轴加速度计。该热膨胀式流体三轴加速度计采用方形结构嵌套的检测层，方形结构嵌套包括外方形结构和内方形结构，外方形结构上设置有绝缘子接线柱以及悬置于绝缘子接线柱上的金属电阻桥热敏丝；内方形结构上设置有绝缘子接线柱以及分别悬置于绝缘子接线柱上的金属电阻桥加热丝、金属电阻桥热敏丝，上密封层与下密封层组成密闭腔体，并配合相应的检测和处理信号电路，可实现三轴加速度的同时检测，因此实现了热膨胀式流体加速度计的多自由度测量。另外，该加速度计具有结构简单，制作和装配方便，成本低，功耗低，抗冲击能力强，寿命长的特点。

A Thermal Expansion Fluid Triaxial Accelerometer

The utility model relates to the technical field of inertial measurement, in particular to a thermal expansion fluid triaxial accelerometer. The thermal expansion fluid triaxial accelerometer adopts a square structure nested detection layer. The square structure nested includes an outer square structure and an inner square structure. The outer square structure is equipped with insulator wiring posts and metal resistance bridge thermistor wires suspended on insulator wiring posts. The inner square structure is equipped with insulator wiring posts and metal electricity suspended on insulator wiring posts respectively. The three-axis acceleration can be simultaneously detected by the closed chamber composed of the resistance bridge heating wire, the metal resistance bridge thermistor wire, the upper seal layer and the lower seal layer, together with the corresponding detection and processing signal circuit. Therefore, the multi-degree-of-freedom measurement of the thermal expansion fluid accelerometer can be realized. In addition, the accelerometer has the characteristics of simple structure, easy fabrication and assembly, low cost, low power consumption, strong impact resistance and long life.

【技术实现步骤摘要】
一种热膨胀式流体三轴加速度计
本技术涉及惯性测量
，尤其是涉及一种热膨胀式流体三轴加速度计。
技术介绍
在过去几十年间，以悬臂支撑梁和固体质量块作为敏感元件的微机械加速度计，易在外界的高速冲击下发生断裂或损坏，结构容易疲劳；而且，为了提高这种加速度计的灵敏度，必须将敏感元件放在真空环境中和降低气体阻尼系数；这种制作工艺成本较高且复杂。相比而言，利用流体作为敏感元件，制作而成的器件可实现结构简单、抗冲击能力强、寿命长和成本低的特点，具有优良的性能。之前，利用热对流原理制作而成的加速度计，由于热对流气体的流速较慢，且依赖重力加速度g，导致其灵敏度较低和易受外界环境的影响。以上两个因素的影响导致热对流加速度计的灵敏度无法提高，限制了热流加速度计的应用。因此，本领域技术人员致力于研发一种能够克服以上两种因素对加速度计的影响，提高加速度计的性能。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种热膨胀式流体三轴加速度计，可同时实现三轴加速度的测量，结构简单、寿命长、抗冲击能力强、成本低，同时可抵抗外界环境的干扰和提高流体加速度计的灵敏度。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：第一方面，本技术提供一种热膨胀式流体三轴加速度计，其包括：上密封层、下密封层和中间检测层；所述中间检测层设置有两个相差45°的方形结构嵌套，所述方形结构嵌套包括外方形结构和内方形结构，所述外方形结构上设置有绝缘子接线柱以及悬置于绝缘子接线柱上的金属电阻桥热敏丝；所述内方形结构上设置有绝缘子接线柱以及分别悬置于绝缘子接线柱上的金属电阻桥加热丝、金属电阻桥热敏丝；所述上密封层和下密封层分别设置有内槽，所述上密封层和下密封层构成加速度计的敏感腔体，将腔体内部的气体与外界隔离以形成一个封闭的工作环境。作为一种进一步的技术方案，所述外方形结构的四条边中心对称悬置四根金属电阻桥热敏丝，且各金属电阻桥热敏丝与相应边保持平行。作为一种进一步的技术方案，所述内方形结构的四条边中心对称悬置四根金属电阻桥加热丝，且各金属电阻桥加热丝与相应边保持平行；在内方形结构的上侧和下侧分别悬置两根金属电阻桥热敏丝，位置与内方形结构一对角线平行。作为一种进一步的技术方案，定义所述外方形结构垂直的相邻两边所在方向分别为X方向、Y方向，敏感腔体的高度方向为Z方向；所述金属电阻桥热敏丝包括检测X轴加速度的金属电阻桥热敏丝、检测Y轴加速度的金属电阻桥热敏丝、检测Z轴加速度的金属电阻桥热敏丝；检测X轴加速度的金属电阻桥热敏丝为两根，对称悬置于外方形结构X轴向两边上；检测Y轴加速度的金属电阻桥热敏丝为两根，对称悬置于外方形结构Y轴向两边上；检测Z轴加速度的金属电阻桥热敏丝为两根，对称悬置于内方形结构对角线两侧Z轴向；四个金属电阻桥加热丝的悬置高度一致，均为z1；检测X轴加速度的金属电阻桥热敏丝、检测Y轴加速度的金属电阻桥热敏丝的悬置高度一致，均为z2，满足：z1＝z2；检测Z轴加速度的金属电阻桥热敏丝的悬置高度分别为z3、z4，满足：|z3|＝|z4|。作为一种进一步的技术方案，所述金属电阻桥热敏丝加载恒定电压。作为一种进一步的技术方案，所述金属电阻桥加热丝加载周期性的方波电压，方波电压的一个工作周期包括通电时间与断电时间。作为一种进一步的技术方案，每一所述金属电阻桥加热丝由相同长度的Pt金属电阻线制成。作为一种进一步的技术方案，每一所述金属电阻桥热敏丝由相同长度的Pt金属电阻线制成。作为一种进一步的技术方案，每一所述的绝缘子接线柱的规格相同。综上所述，工作时，内方形结构上的四根金属电阻桥加热丝加热，其周围的气体受热膨胀，形成沿X、Y、Z方向运动的热膨胀流，该热膨胀流运动过程符合质量、动量和能力守恒。悬置内方形结构的两根金属电阻桥加热丝形成分别沿X轴正、负向和Y轴正向运动的热膨胀流，悬置内方形结构的另外两根金属电阻桥加热丝形成分别沿X轴正、负向和Y轴负向运动的热膨胀流，悬置内方形结构的四根金属电阻桥加热丝形成分别沿Z轴正、负向运动的热膨胀流。外方形结构四边的中心，悬置有检测X轴加速度的金属电阻桥热敏丝、检测Y轴加速度的金属电阻桥热敏丝；内方形结构的对角线两测悬置有检测Z轴加速度的金属电阻桥热敏丝；共有八根金属电阻桥热敏丝检测输入加速度引起的周围温度场的变化。具体地说，当外界输入X轴方向的加速度时，由于惯性力的作用，热膨胀流体引起腔体内部温度场的变化，根据热阻效应，沿输入加速度方向的一对金属电阻热敏丝之间发生阻值变化，通过相应的检测电路及信号处理电路，可实现输入X轴加速度值的测量。当外界输入Y轴方向的加速度时，由于惯性力的作用，热膨胀流体引起腔体内部温度场的变化，根据热阻效应，沿输入加速度方向的一对金属电阻热敏丝之间发生阻值变化，通过相应的检测电路及信号处理电路，可实现输入Y轴加速度值的测量。当外界输入Z轴方向的加速度时，由于惯性力的作用，热膨胀流体引起腔体内部温度场的变化，根据热阻效应，沿输入加速度方向的一对金属电阻热敏丝之间发生阻值变化，通过相应的检测电路及信号处理电路，可实现输入Z轴加速度值的测量。第二方面，本技术还提供一种根据所述的热膨胀式流体三轴加速度计的加工方法，其包括：S1：在铝材上制作生成内外方形嵌套的中间检测层，并在方形结构相应位置钻直径和高度与绝缘子尺寸相同的孔，用于安装绝缘子接线柱；S2：在20个孔上安装镀金绝缘子接线柱，以悬置金属电阻桥加热丝和金属电阻桥热敏丝；S3：用于悬置检测X、Y轴加速度的金属电阻桥热敏丝绝缘子接线柱的引线与用于悬置金属电阻桥加热丝绝缘子接线柱的引线裁剪出相同的长度，使检测X、Y轴加速度的金属电阻桥热敏丝与金属电阻桥加热丝处于同一平面上；S4：悬置检测Z轴加速度的金属电阻桥热敏丝绝缘子接线柱的引线出不同的长度，使检测Z轴加速度的金属电阻桥热敏丝处于X-Y平面的对称位置。采用上述技术方案，本技术具有如下有益效果：本技术提出的热膨胀式流体三轴加速度计，采用方形嵌套的检测层，悬置金属电阻桥加热丝和金属电阻桥热敏丝，上密封层与下密封层组成密闭腔体，并配合相应的检测和处理信号电路，可实现三轴加速度的同时检测。因此实现了热膨胀式流体加速度计的多自由度测量。另外，该加速度计具有结构简单，制作和装配方便，成本低，功耗低，抗冲击能力强，寿命长的特点。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是实施例中热膨胀式流体三轴加速度计上密封层三维示意图；图2是实施例中热膨胀式流体三轴加速度计检测层三维示意图；图3是实施例中热膨胀式流体三轴加速度计检测层的俯视图；图4是实施例中热膨胀式流体三轴加速度计检测层的左视图；图5是实施例中热膨胀式流体三轴加速度计下密封层的三维示意图；图6是实施例中热膨胀式流体三轴加速度计下密封层的俯视图；图7是实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热膨胀式流体三轴加速度计，其特征在于，包括：上密封层、下密封层和中间检测层；所述中间检测层设置有两个相差45°的方形结构嵌套，所述方形结构嵌套包括外方形结构和内方形结构，所述外方形结构上设置有绝缘子接线柱以及悬置于绝缘子接线柱上的金属电阻桥热敏丝；所述内方形结构上设置有绝缘子接线柱以及分别悬置于绝缘子接线柱上的金属电阻桥加热丝、金属电阻桥热敏丝；所述上密封层和下密封层分别设置有内槽，所述上密封层和下密封层构成加速度计的敏感腔体，将腔体内部的气体与外界隔离以形成一个封闭的工作环境。

【技术特征摘要】
1.一种热膨胀式流体三轴加速度计，其特征在于，包括：上密封层、下密封层和中间检测层；所述中间检测层设置有两个相差45°的方形结构嵌套，所述方形结构嵌套包括外方形结构和内方形结构，所述外方形结构上设置有绝缘子接线柱以及悬置于绝缘子接线柱上的金属电阻桥热敏丝；所述内方形结构上设置有绝缘子接线柱以及分别悬置于绝缘子接线柱上的金属电阻桥加热丝、金属电阻桥热敏丝；所述上密封层和下密封层分别设置有内槽，所述上密封层和下密封层构成加速度计的敏感腔体，将腔体内部的气体与外界隔离以形成一个封闭的工作环境。2.根据权利要求1所述的热膨胀式流体三轴加速度计，其特征在于，所述外方形结构的四条边中心对称悬置四根金属电阻桥热敏丝，且各金属电阻桥热敏丝与相应边保持平行。3.根据权利要求2所述的热膨胀式流体三轴加速度计，其特征在于，所述内方形结构的四条边中心对称悬置四根金属电阻桥加热丝，且各金属电阻桥加热丝与相应边保持平行；在内方形结构的上侧和下侧分别悬置两根金属电阻桥热敏丝，位置与内方形结构一对角线平行。4.根据权利要求3所述的热膨胀式流体三轴加速度计，其特征在于，定义所述外方形结构垂直的相邻两边所在方向分别为X方向、Y方向，敏感腔体的高度方向为Z方向；所述金属电阻桥热敏丝包括检测X轴加速度的金属电阻桥热敏丝、检测Y轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴然，
申请(专利权)人：朴然，
类型：新型
国别省市：北京,11