一种石英挠性加速度传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种石英挠性加速度传感器。其包括表头和混合集成电路，其中，表头包括壳体和表芯，表芯由上、下力矩器和石英挠性摆组件组成，石英挠性摆组件由石英摆片和线圈组成，线圈由骨架和漆包线组成；其中，漆包线缠绕在骨架上，并连接在石英摆片极板部分上。本实用新型专利技术的骨架部分选用与石英摆片具有相同材质的石英材料加工制成。该骨架结构简单，重量轻，方便加工，成本低，当工作环境变化时，其与石英摆片之间相互影响很小，由其组成的石英挠性加速度传感器不仅可以承受更高条件的冲击振动，还可以耐受更高温度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种加速度传感器，更具体地说涉及一种由具有空心圆柱体结构的石英骨架组成的石英挠性加速度传感器，属于测量仪器

技术介绍
石英挠性加速度传感器作为惯性导航仪表或遥控遥测仪表，在航天、航空、石油钻井等
占有非常重要的地位。在专利号为ZL201320024286.8的中国技术专利中，提供了一种抗振石英挠性加速度传感器。它包括表头和与表头连接的集成电路，其中，表头包括壳体和位于壳体内部的表芯，表芯包括盖板、下力矩器和位于盖板和下力矩器之间的石英挠性摆组件，该石英挠性摆组件包括摆片、骨架和漆包线。其中，摆片采用平头抗振设计，使得该抗振石英挠性加速度传感器受到冲击、振动外力时，摆片的平头弦段部位对挠性梁受到的冲击有一个缓冲作用，更好地保护挠性梁，使挠性梁不容易发生断裂，从而使得石英挠性加速度传感器可以耐受更高条件的冲击、振动。但是，上述抗振石英挠性加速度传感器忽略了石英挠性摆组件中的骨架部分也会影响挠性梁的破损率。在现有技术中，该骨架通常采用铝质棒料加工成的实心结构，因此重量比较大。在骨架与石英摆片粘在一起组成的石英挠性摆组件中，骨架部分的重量也会作用在石英摆片的挠性梁部分上，当石英挠性加速度传感器受到外界冲击时，骨架会对石英摆片的挠性梁产生一个冲击力，导致挠性梁可能发生断裂，从而影响石英挠性加速度传感器的正常运行。因此，持续改进石英挠性加速度传感器的结构具有十分重要的意义。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的缺陷，本技术提供了一种新型的石英挠性加速度传感器。为实现上述的目的，本技术采用下述的技术方案：一种石英挠性加速度传感器，包括表头和混合集成电路，其中，表头包括壳体和表芯，表芯由上力矩器、下力矩器和石英挠性摆组件组成，其中：所述石英挠性摆组件由石英摆片和线圈组成，所述线圈由缠绕在骨架上的漆包线组成；所述骨架为空心圆柱体结构。其中较优地，所述骨架由石英材料加工制成。其中较优地，所述线圈由所述漆包线缠绕在所述骨架的外圆弧面上形成，该线圈的一个端面连接在所述石英摆片的极板上。本技术所提供的石英挠性加速度传感器采用全新设计的石英骨架，当外界温度变化时，骨架与石英摆片相互间随温度变化的影响小，使石英挠性加速度传感器的温度系数变小。另一方面，该石英骨架结构简单，重量轻，方便加工，成本低。所以，本石英挠性加速度传感器能持续在恶劣环境下正常工作，提高其抗冲击能力。附图说明图1为本技术中，石英挠性加速度传感器的整体结构示意图；图2为石英挠性加速度传感器的工作原理示意图；图3为现有技术中，石英摆片部分的结构示意图；图4A和图4B分别为现有技术中，骨架部分的剖面图和立体图；图5A和图5B分别为本技术中，骨架部分的剖面图和立体图；图6为本技术中，石英摆片部分与骨架部分的位置关系示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术的
技术实现思路
做进一步的详细说明。如图1所示，本技术所提供的石英挠性加速度传感器包括表头与混合集成电路1，表头与混合集成电路1通过连线连在一起，其中，表头包括壳体2和表芯3，表芯3位于壳体2内，表芯3由上力矩器32、下力矩器31和石英挠性摆组件33组成，上力矩器32和下力矩器31通过石英挠性摆组件33连接在一起。其中，石英摆片332与线圈331连接在一起组成了石英挠性摆组件33，漆包线缠绕在骨架上组成了线圈331。图2为石英挠性加速度传感器的工作原理图。当外界加速度沿石英挠性加速度传感器的输入轴作用，由此产生的惯性力作用于石英挠性摆组件33上，导致其发生移动。由于石英挠性摆组件33在差动电容传感器6的电容的两极板之间，从而引起差动电容传感器6的电容值发生变化，差动电容传感器6与混合集成电路1通过连线连接在一起，差动电容传感器6产生的电容值变化会反馈给混合集成电路1，利用混合集成电路1中的差动电容检测器检测这一电容值的变化，将其变换成相应的电流反馈至与其连接的电磁力矩器5，从而使电磁力矩器5产生电磁力矩，由于电磁力矩器5与石英挠性摆组件33连接在一起，使得石英挠性摆组件33重新回到平衡状态，在力平衡状态下，作用于石英挠性摆组件上的惯性力与电磁力矩器的电磁力平衡，通过测量流过采样电阻的电压即可得到外界加速度的大小。从上述的工作原理可以看出，石英挠性加速度传感器中最容易损坏的就是石英挠性摆组件33。石英挠性摆组件33包括石英摆片332和线圈331。在现有技术中，一个典型的石英摆片33如图3所示，其采用整体式圆舌形结构，主要由挠性梁8、外环10、极板11组成；其中，挠性梁8中间有一个方形窗口9，外环10位于极板11的外缘，极板11通过挠性梁8和外环10连接，极板11为大半圆形结构并且其中部位置有一个与大半圆结构具有相同圆心的小圆孔，该小圆孔与大半圆结构之间为实心结构。图4A和图4B显示了现有技术中骨架部分的基本结构，其普遍选用铝材加工制成。该骨架部分由位于中间的空心圆柱体结构和位于两侧的两个圆盘组成；其中，两个圆盘具有相同的半径，并且与该空心圆柱体结构具有相同的圆心位置；圆盘的半径略大于该空心圆柱体结构的半径。在其中一个圆盘上，具有与该圆盘相同圆心、不同半径的环形凸台。该圆盘在环形凸台的外侧开设有一个缺口。该环形凸台的外端面到空心圆柱体结构之间，有一个与空心圆柱体结构有着相同圆心、不同半径的圆形通孔12。从图4A和图4B中不难看出，该骨架的结构比较复杂，加工过程比较繁琐。与现有技术相比较，本技术主要对线圈部分中的骨架结构进行了改进。下面对此展开详细具体的说明。图5A和图5B显示了本技术中骨架部分的基本结构。该骨架部分选用与石英摆片具有相同材质的石英材料加工制成。与现有技术不同的是，该骨架部分仅仅采用空心圆柱体结构，其中空心圆柱体结构的外侧表面为外圆弧面13，内侧表面为内圆弧面14，外圆弧面13的半径略大于内圆弧面14的半径。从图5B可以看出，该空心圆柱体结构的内、外圆弧面之间的距离很小，因此结构紧凑，体积较小。图6显示了本技术中，骨架部分与石英摆片部分的位置关系。其中，将漆包线缠绕在图5B所示的骨架结构的外圆弧面上形成线圈331，该线圈331的一个端面粘在石英摆片332的极板11上。由于石英的热膨胀系数与铝的热膨胀系数差异很大，当温度变化时，本技术中的骨架部分与石英摆片部分相互间随温度变化的影响减小，使石英挠性加速度传感器的温度系数变小。另一方面，本技术中的骨架部分由原来的铝材质改为石英材质，由于铝的密度大于石英的密度，因此本技术的骨架部分重量降低，当受到外界冲击时，石英摆片挠性梁的折断率降低，提高了石英摆片抗冲击的能力。从而使石英挠性加速度传感器能持续在恶劣环境下正常工作，提高其抗冲击的能力。上面对本技术所提供的石英挠性加速度传感器的具体结构及其改进进行了说明。在此，通过具体实验结果对该石英挠性加速度传感器的性能进行介绍。为此，制造出三个完全一样的石英挠性加速度传感器，分别对三个石英挠性加速度传感器进行冲击测试、振动测试以及温度系数测试，并测定其在试验前后的输出值。实验结果表明，该石英挠性加速度传感器可以承受120g的半正弦跌落式冲击，还可以承受8grms的振动强度。以上对本技术所提供的石英挠性加速度传感器进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石英挠性加速度传感器，包括表头和混合集成电路，其中，表头包括壳体和表芯，表芯由上力矩器、下力矩器和石英挠性摆组件组成，其特征在于：所述石英挠性摆组件由石英摆片和线圈组成，所述线圈由缠绕在骨架上的漆包线组成；所述骨架为空心圆柱体结构。

【技术特征摘要】
1.一种石英挠性加速度传感器，包括表头和混合集成电路，其中，表头包括壳体和表芯，表芯由上力矩器、下力矩器和石英挠性摆组件组成，其特征在于：所述石英挠性摆组件由石英摆片和线圈组成，所述线圈由缠绕在骨架上的漆包线组成；所述骨架为空心圆柱体结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜琨，
申请(专利权)人：廊坊市北斗神舟测控仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13