[发明专利]具有正方形表面长方体压电振子的全固态双轴陀螺仪

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种微机电技术领域的微陀螺，具体地说，涉及的是一种具有正方形表面长方体压电振子的全固态双轴陀螺仪。

背景技术

陀螺是姿态控制和惯性制导的核心器件，惯性技术的发展以及卫星、导弹等制导需求的提高、要求陀螺向功率小、寿命长、体积小、能适应各种恶劣环境的方向发展。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利“压电陀螺元件和压电陀螺仪”(专利申请号为：200510131905.3)提到可以通过压电材料的棱柱状振动体的结构，来检测2轴方向上的角速度。截面为矩形的棱柱状的压电振动体一端固定，在其第1侧面上形成第1驱动电极，在第2侧面上形成在宽度方向上分离的第2～第4驱动电极，带相位差地向各驱动电极施加驱动电流，使压电振动体振动，其另一端做圆周运动。在与其振动的旋转中心轴正交的方向上作用有扭矩时，从压电振动体的第1侧面上形成的第1检测电极和第2侧面上形成的第2检测电极输出由此产生的压电振动体的挠度，从而检测2轴方向上的角速度。

此技术存在如下不足：首先，驱动电路要求多次移相，有些驱动电路还包括振幅检测电路、AGC电路、对控制要求高，且电路复杂，干扰大，噪声多、难以得到理想的的驱动信号。其次，通过向四个不同的电极上施加相位不同的四相驱动信号来使压电体自身产生圆周运动作为参考运动，规则的圆周运动难以得到准确的实现，增大了角速度检测的误差。要保证压电体转动得到高速圆周运动，功耗大。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足，提供一种具有正方形表面长方体压电振子的全固态双轴陀螺仪。本发明结构上采用带有正方形面的压电振子，利用压电振子特有的模态下的特殊振动方式，实现陀螺双轴敏感。用这种特殊模态下的振动作为工作状态，工作时不需要精确的高速圆周转动，功耗小、且易准确实现。直接利用压电体的压电效应，检测电压信号即可。本发明结构简单、抗冲击性强、加工工艺易实现、不需要真空封装、在恶劣环境下能很好地工作。另外，本发明设置模态检测电极，可以检测工作状态是否准确，减小理论与实际器件的误差，驱动简单便捷。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括压电振子，驱动电极，输出电极，模态检测电极。

压电振子材料为压电材料，结构是端面为正方形的长方体。

压电振子其中一端面为压电振子上表面，另一与之平行的端面为压电振子下表面。压电振子上表面正方形上侧的边为上表面第一边、压电振子上表面正方形右侧的边为上表面第二边、压电振子上表面正方形下侧的边为上表面第三边、压电振子上表面正方形左侧的边为上表面第四边、压电振子下表面正方形上侧的边为下表面第一边、压电振子下表面正方形右侧的边为下表面第二边、压电振子下表面正方形下侧的边为下表面第三边、压电振子下表面正方形左侧的边为下表面第四边。上表面第一边与下表面第一边平行且上表面第一边与下表面第一边位于压电振子同一表面上，上表面第一边的中点与上表面第三边的中点的连线为上表面第一中心线、上表面第二边的中点与上表面第四边的中点的连线为上表面第二中心线、下表面第一边的中点与下表面第三边的中点的连线为下表面第一中心线、下表面第二边的中点与下表面第四边的中点的连线为下表面第二中心线。

所述驱动电极包括上表面左侧驱动电极、上表面右侧驱动电极、下表面左侧驱动电极、下表面右侧驱动电极。

所述输出电极包括上表面上侧输出电极、上表面右侧输出电极、上表面下侧输出电极、上表面左侧输出电极、下表面上侧输出电极、下表面右侧输出电极、下表面下侧输出电极、下表面左侧输出电极。

所述模态检测电极包括上表面模态检测电极、下表面模态检测电极。