[发明专利]具有磁致伸缩振子的双轴压电检测陀螺仪

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，涉及的是一种具有磁致伸缩振子的双轴压电检测陀螺仪。

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，提出一种具有磁致伸缩振子的双轴压电检测陀螺仪。本发明结构上采用具有“回”型槽结构的磁致伸缩振子，在振子上下“回”型表面压电薄膜分别设置一层压电薄膜，利用磁致伸缩振子特有的模态下的特殊振动方式作为激励，压电薄膜的压电效应进行检测，实现陀螺双轴敏感。用这种特殊振动作为工作状态，工作时不需要精确的高速圆周转动，且易准确实现。检测直接利用压电薄膜的压电效应，检测电压信号即可。本发明结构简单，抗冲击性强，不需要真空封装，具有便于固定的节点，参考振动和检测信号之间的耦合干扰少，并且是双轴检测，且加工工艺易实现，在恶劣环境下能很好地工作。另外驱动简单便捷，且功耗微。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括磁致伸缩振子、上表面压电薄膜、左下侧驱动线圈、右上侧驱动线圈、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、上表面悬臂梁、下表面悬臂梁。

磁致伸缩振子材料为导电的磁致伸缩材料，结构为具有两面正方形表面的长方体，两正方形表面相互平行，为磁致伸缩振子的上下表面，直接连接磁致伸缩振子上下表面的面为长方形，在磁致伸缩振子上下表面各设置一个“回”型孔，这两个“回”型孔为非通孔，分别在磁致伸缩振子上下表面构成两个槽形结构，两个悬臂梁分别设置在磁致伸缩振子上下表面中心处，位于磁致伸缩振子两个“回”型孔的中心，两个悬臂梁及磁致伸缩振子两个“回”型表面关于磁致伸缩振子对称分布，磁致伸缩振子其他的表面为长方形(即其他表面不能是正方形)。

磁致伸缩振子上表面布置上表面压电薄膜，上表面压电薄膜上设置一个“回”型孔，上表面压电薄膜上的“回”型孔为通孔，上表面压电薄膜“回”型的最外边与磁致伸缩振子的“回”型孔的最外边尺寸和形状一致，上述所有的“回”型的内外边界为两个正方形。

上表面压电薄膜与磁致伸缩振子接触的表面为上表面压电薄膜下表面，则上表面压电薄膜另外的与上表面压电薄膜下表面平行的面，即自由的表面(即没有与磁致伸缩振子接触的表面)为上压电薄膜上表面；上表面压电薄膜的上表面外框形成正方形(“回”型表面的最外侧组成的正方形)上侧的边为上表面第一边、上表面压电薄膜的上表面外框形成正方形右侧的边为上表面第二边、上表面压电薄膜的上表面外框形成正方形下侧的边为上表面第三边、上表面压电薄膜的上表面外框形成正方形左侧的边为上表面第四边。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。