一种微惯性测量单元制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种微惯性测量单元，该测量单元包括：几何中心相同且依次包覆的第一定位壳体、第二定位壳体、第三定位壳体、球形填充空腔和球形永磁空腔；位于第一定位壳体外表面的三对彼此正交的弹簧，弹簧另一端固定于第二定位壳体内表面；位于第二定位壳体外表面的第一应力丝对，其中应力丝另一端固定于第三定位壳体的内表面；位于第三定位壳体外表面的第二应力丝对，其中应力丝另一端固定于球形填充空腔的内表面；球形填充空腔外表面与球形永磁空腔内表面紧密接触，球形永磁空腔的充磁方向分别垂直于第一应力丝对所在直线和第二应力丝对所在直线。本发明专利技术实施例，实现了微惯性测量单元的高集成度和高精度测量。测量单元的高集成度和高精度测量。测量单元的高集成度和高精度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种微惯性测量单元


[0001]本专利技术实施例涉及空间惯性测量
，尤其涉及一种微惯性测量单元。

技术介绍

[0002]目前惯性测量单元涉及加速度计和陀螺仪两种传感器，其中加速度计用以测量线性加速度变化，陀螺仪用以测量旋转角速度变化。现有惯性测量单元分为分立型和集成型。
[0003]分立型惯性测量单元中高精度加速度计与陀螺仪均为分立器件，两者的惯性参数测量精度高、稳定性好，但难于集成，存在体积大、功耗高的问题。与此相对的，集成型惯性测量单元大多为基于微机电工艺制造的一体化集成器件，具有体积小、集成度高、功耗低的优点，但同时存在信噪比较差、稳定性不佳、易受外界干扰、难以用于高精度惯性测量的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种微惯性测量单元，以实现高集成度和高精度的惯性测量单元。
[0005]本专利技术实施例提供了一种微惯性测量单元，包括：第一定位壳体，第二定位壳体，第三定位壳体，球形填充空腔和球形永磁空腔，所述第一定位壳体、所述第二定位壳体、所述第三定位壳体、所述球形填充空腔和所述球形永磁空腔的几何中心相同且依次包覆；
[0006]所述第一定位壳体内置印刷电路板，所述印刷电路板上设置有三轴磁阻芯片以及控制电路，所述第一定位壳体的外表面上设置有三对彼此正交的弹簧，各个所述弹簧所在直线均通过所述几何中心，其中，所述弹簧的一端固定于所述第一定位壳体的外表面，且另一端固定于所述第二定位壳体的内表面；
[0007]所述第二定位壳体的外表面上设置有第一应力丝对，所述第一应力丝对包含位于通过所述几何中心的同一直线上的两条应力丝，所述第一应力丝对中每条应力丝的一端固定于所述第二定位壳体的外表面，且另一端固定于所述第三定位壳体的内表面；
[0008]所述第三定位壳体的外表面上设置有第二应力丝对，所述第二应力丝对包含位于通过所述几何中心的同一直线上的两条应力丝，所述第二应力丝对中每条应力丝的一端固定于所述第三定位壳体的外表面，且另一端固定于所述球形填充空腔的内表面；
[0009]所述第一应力丝对所在直线垂直于所述第二应力丝对所在直线，所述球形填充空腔的外表面与所述球形永磁空腔的内表面紧密接触，所述球形永磁空腔的充磁方向分别垂直于所述第一应力丝对所在直线和所述第二应力丝对所在直线。
[0010]进一步地，所述第一定位壳体为球体，每对弹簧与所述第一定位壳体的接触点为所述第一定位壳体的外直径两端；或者，
[0011]所述第一定位壳体为立方体，每个弹簧与所述第一定位壳体的接触点为所述第一定位壳体的表面中心。
[0012]进一步地，所述第二定位壳体和所述第三定位壳体均为球体。
[0013]进一步地，所述控制电路包含供电单元和数据处理单元，还包括数据存储单元和数据传输单元中的一种或两种。
[0014]进一步地，所述三轴磁阻芯片的三轴灵敏度方向彼此垂直，且分别与三对弹簧所在直线方向一致。
[0015]进一步地，所述球形永磁空腔的充磁方向与其中一对弹簧所在直线方向一致。
[0016]进一步地，所述三轴磁阻芯片为各向异性磁阻、巨磁阻或隧道结磁阻芯片。
[0017]进一步地，所述三轴磁阻芯片的输出信号采用单端输出或者差分输出的方式输出。
[0018]进一步地，所述弹簧、所述第一应力丝对、所述第二应力丝对、所述第一定位壳体、所述第二定位壳体、所述第三定位壳体及所述球形填充空腔均采用无磁性材料。
[0019]进一步地，所述弹簧为零长弹簧。
[0020]本专利技术实施例提供的微惯性测量单元，以高灵敏度三轴磁阻芯片作为参数表征器件，三对彼此正交的弹簧作为惯性传递结构，中空球形永磁空腔作为恒稳磁场源及外部干扰磁场屏蔽结构；利用多层固定与可动球壳、惯性参数传导组件弹簧及应力丝相复合，将外界惯性参量信号转变为三轴磁阻芯片的空间位移，实现加速度计与陀螺仪功能一体化；利用三轴磁阻芯片作为敏感元件，将三轴磁阻芯片位移造成的自身周围磁场变化转换为磁电阻值变化，检测恒稳磁场源在空间相应位置的磁场强度及变化量，可以实现对惯性参量信号高精度测量。本专利技术实施例提供的微惯性测量单元，实现了惯性参量信号微小变化的高灵敏度和高精度测量，具有高可靠性、高集成度、体积小、功耗低的优势。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本专利技术的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本专利技术的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本专利技术的权利要求范围之内。
[0022]图1是本专利技术实施例提供的一种微惯性测量单元的二维示意图；
[0023]图2是图1的三维示意图；
[0024]图3是球体第一定位壳体的弹簧结构示意图；
[0025]图4是立方体第一定位壳体的弹簧结构示意图；
[0026]图5是第一定位壳体的内部组件示意图；
[0027]图6是微惯性测量单元的电路示意图；
[0028]图7是三轴磁阻芯片的灵敏度方向示意图；
[0029]图8是三轴磁阻芯片的一种输出电路的示意图；
[0030]图9是三轴磁阻芯片的另一种输出电路的示意图；
[0031]图10是三轴磁阻芯片的又一种输出电路的示意图；
[0032]图11是三轴磁阻芯片的再一种输出电路的示意图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本专利技术实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本专利技术的技术方案，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]参考图1所示，为本专利技术实施例提供的一种微惯性测量单元的示意图。本实施例提供的微惯性测量单元包括：第一定位壳体101，第二定位壳体102，第三定位壳体103，球形填充空腔104和球形永磁空腔105，第一定位壳体101、第二定位壳体102、第三定位壳体103、球形填充空腔104和球形永磁空腔105的几何中心相同且依次包覆；第一定位壳体101内置印刷电路板，印刷电路板上设置有三轴磁阻芯片以及控制电路，第一定位壳体101的外表面上设置有三对彼此正交的弹簧106，各个弹簧106所在直线均通过几何中心，其中，弹簧106的一端固定于第一定位壳体101的外表面，且另一端固定于第二定位壳体102的内表面；第二定位壳体102的外表面上设置有第一应力丝对107，第一应力丝对107包含位于通过几何中心的同一直线上的两条应力丝，第一应力丝对107中每条应力丝的一端固定于第二定位壳体102的外表面，且另一端固定于第三定位壳体103的内表面；第三定位壳体103的外表面上设置有第二应力丝对108，第二应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微惯性测量单元，其特征在于，包括：第一定位壳体，第二定位壳体，第三定位壳体，球形填充空腔和球形永磁空腔，所述第一定位壳体、所述第二定位壳体、所述第三定位壳体、所述球形填充空腔和所述球形永磁空腔的几何中心相同且依次包覆；所述第一定位壳体内置印刷电路板，所述印刷电路板上设置有三轴磁阻芯片以及控制电路，所述第一定位壳体的外表面上设置有三对彼此正交的弹簧，各个所述弹簧所在直线均通过所述几何中心，其中，所述弹簧的一端固定于所述第一定位壳体的外表面，且另一端固定于所述第二定位壳体的内表面；所述第二定位壳体的外表面上设置有第一应力丝对，所述第一应力丝对包含位于通过所述几何中心的同一直线上的两条应力丝，所述第一应力丝对中每条应力丝的一端固定于所述第二定位壳体的外表面，且另一端固定于所述第三定位壳体的内表面；所述第三定位壳体的外表面上设置有第二应力丝对，所述第二应力丝对包含位于通过所述几何中心的同一直线上的两条应力丝，所述第二应力丝对中每条应力丝的一端固定于所述第三定位壳体的外表面，且另一端固定于所述球形填充空腔的内表面；所述第一应力丝对所在直线垂直于所述第二应力丝对所在直线，所述球形填充空腔的外表面与所述球形永磁空腔的内表面紧密接触，所述球形永磁空腔的充磁方向分别垂直于所述第一应力丝对所在直线和所述第二应力丝对所在直线。2.根据权利要求1所述的微惯性测量单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁彬，薛松生，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：