[发明专利]基于空间十字挠性支撑结构的相对重力敏感装置

说明书

本发明公开了一种基于空间十字挠性支撑结构的相对重力敏感装置，包括由外框、外框顶部的盖板和外框底部的基板构成的密闭腔体；盖板的底部设有上环形极板，基板固定有下环形极板，上下环形极板同轴布置；密闭腔体内设有摆锤，摆锤包括左锤体和右锤体，左锤体和右锤体之间通过一十字挠性支撑部件连接；左锤体位于上环形极板和下环形极板的中间位置，左锤体的下部固定有磁钢和导磁帽；下环形极板内设有固定在基板上的线圈组件；线圈组件处在磁钢的外围，磁钢与线圈组件同轴布置，左锤体、磁钢和导磁帽组成了本发明相对重力敏感装置的质量块；右锤体固定在基板右方的斜面上。本发明具有体积小、灵敏度高、稳定性好等优点。

技术领域

本发明属于重力加速度测量仪器领域，具体是一种基于空间十字挠性支撑结构的相对重力敏感装置。

背景技术

重力场是地球固有的物理属性。重力仪通过对重力的监测，可以提供地壳运动、资源勘查、地震预报等所需要的基本信息，还可以得出局域重力场分布图，为导弹精密轨道测定、潜艇无源导航、卫星发射等提供必要的数据。

重力仪分为相对重力仪和绝对重力仪。相对重力仪是指测量重力加速度g的相对变化，需要标定后才能得出绝对重力值。多数相对重力仪采用零长弹簧或超导原理，可以达到较高精度，但通常体积庞大，结构复杂，造价昂贵。绝对重力仪多采用抛物法和原子干涉法。抛物法测量绝对重力的基本原理是根据落体在某一时间内下落或上升的距离得到绝对重力加速度g的大小。这种方法精度高，但会受到很多干扰因素的影响，如大地脉动、真空度、落体下偏摆等问题。

因此，研制高精度小型化的相对重力仪具有重要意义。

发明内容

现有重力仪多采用零长弹簧结构，针对零长弹簧制造工艺复杂、易受温度影响、体积大等问题，本发明提供一种基于空间十字挠性支撑结构的相对重力敏感装置，其核心组件是呈十字支撑的单晶硅片，具有体积小、灵敏度高、稳定性好等优点。

为了解决上述技术问题，本发明出的一种基于空间十字挠性支撑结构的相对重力敏感装置，包括由外框、外框顶部的盖板和外框底部的基板构成的密闭腔体；所述盖板的底部设有上环形极板，所述基板固定有下环形极板，所述上环形极板和所述下环形极板同轴布置；所述基板上位于密闭腔体内的右方设有一凸台，所述凸台的右端设有一与水平方向呈30°的斜面；所述密闭腔体内设有摆锤，所述摆锤包括左锤体和右锤体，所述左锤体和右锤体之间通过一十字挠性支撑部件连接；所述左锤体位于所述上环形极板和所述下环形极板的中间位置，所述左锤体的下部设有上凹的圆柱空腔，所述圆柱空腔内固定有磁钢，所述磁钢上设有导磁帽；所述下环形极板内设有线圈组件，所述线圈组件由线圈骨架和导线构成；所述线圈组件处在所述磁钢的外围，所述磁钢与所述线圈组件同轴布置，所述线圈组件固定在所述基板上；所述右锤体固定在基板右方的斜面上；所述十字挠性支撑部件由第一硅片、第二硅片和第三硅片构成，所述第一硅片和第三硅片的宽度分别都是第二硅片宽度的二分之一；所述第一硅片和第三硅片分别侧立在第二硅片的两端，所述第一硅片、第二硅片和第三硅片的布局是：从所述第二硅片的侧立面投影是呈十字形；所述第一硅片和第三硅片的中间区域为镀金区域；所述第一硅片和所述第三硅片的同一端及所述第二硅片的一端与所述左锤体连接，所述第一硅片、所述第二硅片和所述第三硅片的另一端均与所述右锤体连接。

进一步讲，本发明基于空间十字挠性支撑结构的相对重力敏感装置，其中，所述导磁帽、所述外框、所述基板、所述盖板、所述摆锤的材料相同，均采用低膨胀铁镍合金材料。

所述盖板和所述基板上分别设有用于安装绝缘子的通孔；所述上环形极板和下环形极板均采用氧化铝陶瓷，所述上环形极板和下环形极板的表面镀金，从而起到电容极板的作用，由镀金部分引导线连接至绝缘子的一端使用时，所述绝缘子的另一端连接至再平衡回路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：