惯性测量单元制造技术

本发明专利技术公开了一种惯性测量单元，包括：基座，其为铝碳化硅陶瓷材料制成的一体成型结构，并具有一容纳腔；三个加速度计，其设于所述容纳腔内，并空间正交安装于所述基座的内壁上；三个光纤陀螺，其空间正交安装在所述基座的外壁上。本发明专利技术结构简单、刚性好，有助于实现惯性测量单元的轻质小型化；并且本发明专利技术的温度稳定性好，可有效避免热应力引发的加速度计、光纤陀螺的安装误差变化量。

Inertial measurement unit

【技术实现步骤摘要】
惯性测量单元
本专利技术涉及惯性测量组合的
，具体涉及一种惯性测量单元。
技术介绍
是惯性测量组合轻质小型化的关键，国内外对惯性测量单元的结构设计领域进行的研究主要集中在传统金属材料基体以及规则框架式结构减振。其中，国内外研究一般使用铝合金制作光纤陀螺的安装基体，但是由于铝合金刚度较差，为满足惯性测量单元的结的整体刚度以及振动性能要求，使用铝合金设计陀螺安装基体时需要保证较大厚度的安装基面或者足够数量的加强筋。高精度的光纤陀螺本身的尺寸以及铝合金的基体导致惯性测量单元的小型化难以有实质性突破。同时，使用常见的金属材料作为陀螺的安装基体，也难以避免局部热应力集中。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种惯性测量单元，其结构简单、刚性好，有助于实现惯性测量单元的轻质小型化；并且本专利技术的温度稳定性好，可有效避免热应力引发的加速度计、光纤陀螺的安装误差变化量。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种惯性测量单元，包括：基座，其为铝碳化硅陶瓷材料制成的一体成型结构，并具有一容纳腔；三个加速度计，其设于所述容纳腔内，并空间正交安装于所述基座的内壁上；三个光纤陀螺，其空间正交安装在所述基座的外壁上。在上述技术方案的基础上，所述铝碳化硅陶瓷材料的线膨胀系数的范围为8.9×10-6(1/℃)～1.2×10-5(1/℃)。在上述技术方案的基础上，所述基座由三个相互垂直连接的安装壁组成，三个所述安装壁共同界定形成所述容纳腔。在上述技术方案的基础上，所述安装壁呈等腰直角三角形，且所有所述安装壁的底面共面以形成所述基座的底面。在上述技术方案的基础上，所述基座的顶部开设有一连通所述容纳腔的开口。在上述技术方案的基础上，所述开口上安装有环形的第一走线台体于基座上。在上述技术方案的基础上，所述安装壁的内壁上开设有一加速度计安装盲孔和多个加速度计安装小孔，所有所述加速度计安装小孔环设于所述加速度计安装盲孔外，且所述加速度计部分伸入所述加速度计安装盲孔中。在上述技术方案的基础上，所述安装壁的外壁上设有多个环形分布的陀螺安装凸台，所述陀螺安装凸台上开设有多个陀螺安装小孔。在上述技术方案的基础上，所述安装壁上的所有所述陀螺安装凸台的中心线和所述加速度计安装盲孔的中心线大致重合。在上述技术方案的基础上，相邻两所述安装壁的底部设有一用于安装减振器的减振安装孔，且所述减振安装孔的安装面与所述加速度计的安装面的夹角成54.7°；或所述减振安装孔的安装面与所述光纤陀螺的安装面的夹角成54.7°。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提供一种惯性测量单元，其包括一体成型结构的基座以及安装在基座外的光纤陀螺、安装在基座内的加速度计，该基座由铝碳化硅陶瓷材料制成，其质量低于常规的同精度的惯性测量单元，且所述基座的比刚度强于铝合金基座，有利于惯性测量单元的轻质小型化；可见，本专利技术中的基座能够提高整体的刚度性能，且基座的整体刚度越好，基座的固有频率越高，则能够避开用于安装基座的安装结构的固有频率，那么，惯性测量单元不易与所述安装结构形成谐振，避免了光纤陀螺的输出值漂移、加速度计的输出值失真。同时，在本专利技术中，所述基座的温度稳定性好，可有效避免热应力引发的加速度计、光纤陀螺的安装误差变化量。附图说明图1为本专利技术实施例中惯性测量单元的立体示意图；图2为本专利技术实施例中惯性测量单元在另一视角的立体示意图；图3为本专利技术实施例中惯性测量单元的爆炸图；图4为本专利技术实施例中惯性测量单元在另一视角的立体示意图；图5为基座的立体示意图；图6为第一走线台体的立体示意图；图7为加速度计安装面的仿真热变形分析云图；图8为光纤陀螺安装面的仿真热变形分析云图；图9为三个加速度计安装小孔的的分布示意图；图10为四个陀螺安装小孔的分布示意图；图中：1、基座；10、容纳腔；11、安装壁；12、开口；13、加速度计安装盲孔；14、加速度计安装小孔；15、陀螺安装凸台；16、陀螺安装小孔；17、减振安装孔；2、加速度计；3、光纤陀螺；4、第一走线台体；5、加速度计安装垫片；6、第二走线台体。具体实施方式下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。实施例参见图1～5所示，本专利技术实施例提供一种惯性测量单元，包括：基座1，其为铝碳化硅陶瓷材料制成的一体成型结构，并具有一容纳腔10；三个加速度计2，其设于所述容纳腔10内，并空间正交安装于所述基座1的内壁上；三个光纤陀螺3，其空间正交安装在所述基座1的外壁上。本专利技术实施例中，使用铝碳化硅AlSiC陶瓷材料制成一体成型的基座1，其整体的比刚度优于铝合金材料制成的基座，并结合所述基座1的自身特点，在所述基座1外安装三个空间正交的光纤陀螺3，在所述基座1内的容纳腔10中安装三个空间正交的加速度计2。本专利技术实施例中的光纤陀螺3的骨架的材料为1J50，加速度计2的外壳的材料为1Cr18Ni9Ti，其结构总重量低于同等精度的惯性测量单元。优选地，所述铝碳化硅陶瓷材料的线膨胀系数的范围为8.9×10-6(1/℃)～1.2×10-5(1/℃)。具体地，所述基座1由三个相互垂直连接的安装壁11组成，三个所述安装壁11共同界定形成所述容纳腔10。所述安装壁11呈等腰直角三角形，且所有所述安装壁11的底面共面以形成所述基座1的底面。参见图6所示，更为具体地，所述基座1的顶部开设有一连通所述容纳腔10的开口12。所述开口12上安装有环形的第一走线台体4于基座1上。所述开口12能够提供一个走线通道，且所述第一走线台体4上设有弧度较大的走线槽，能够保障光纤的走线安装。同样地，所述安装壁11的外壁上适配于所述光纤陀螺3的光线的第二走线台体6，所述第二走线台体6具有较大弧度的面。所述第一走线台体4、第二走线台体6的材料为2A12。具体地，所述安装壁11的内壁上开设有一加速度计安装盲孔13和多个加速度计安装小孔14，所有所述加速度计安装小孔14环设于所述加速度计安装盲孔13外，且所述加速度计2部分伸入所述加速度计安装盲孔13中。且所述加速度计2上套设一加速度计安装垫片5安装在所述加速度计安装盲孔13中，所述加速度计安装垫片5的材料为可加工陶瓷TSG。更为具体地，所述安装壁11的外壁上设有多个环形分布的陀螺安装凸台15，所述陀螺安装凸台15上开设有多个陀螺安装小孔16。进一步地，所述安装壁11上的所有所述陀螺安装凸台15的中心线和所述加速度计安装盲孔13的中心线大致重合。作为本专利技术实施例的一种优选方案，相邻两所述安装壁11的底部设有一用于安装减振器的减振安装孔17，且所述减振安装孔17的安装面与所述加速度计2的安装面的夹角成54.7°；或所述减振安装孔17的安装面与所述光纤陀螺3的安装面的夹角成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种惯性测量单元，其特征在于，包括：/n基座(1)，其为铝碳化硅陶瓷材料制成的一体成型结构，并具有一容纳腔(10)；/n三个加速度计(2)，其设于所述容纳腔(10)内，并空间正交安装于所述基座(1)的内壁上；/n三个光纤陀螺(3)，其空间正交安装在所述基座(1)的外壁上。/n

【技术特征摘要】
1.一种惯性测量单元，其特征在于，包括：
基座(1)，其为铝碳化硅陶瓷材料制成的一体成型结构，并具有一容纳腔(10)；
三个加速度计(2)，其设于所述容纳腔(10)内，并空间正交安装于所述基座(1)的内壁上；
三个光纤陀螺(3)，其空间正交安装在所述基座(1)的外壁上。


2.如权利要求1所述的惯性测量单元，其特征在于，所述铝碳化硅陶瓷材料的线膨胀系数的范围为8.9×10-6(1/℃)～1.2×10-5(1/℃)。


3.如权利要求1所述的惯性测量单元，其特征在于，所述基座(1)由三个相互垂直连接的安装壁(11)组成，三个所述安装壁(11)共同界定形成所述容纳腔(10)。


4.如权利要求3所述的惯性测量单元，其特征在于，所述安装壁(11)呈等腰直角三角形，且所有所述安装壁(11)的底面共面以形成所述基座(1)的底面。


5.如权利要求4所述的惯性测量单元，其特征在于，所述基座(1)的顶部开设有一连通所述容纳腔(10)的开口(12)。


6.如权利要求5所述的惯性测量单元，其特征在于，所述开口(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱东，陆俊清，
申请(专利权)人：湖北航天技术研究院总体设计所，
类型：发明
国别省市：湖北;42