[发明专利]集成化金属振动陀螺仪

说明书

本发明公开一种集成化金属振动陀螺仪，该陀螺仪包含：金属谐振子固定基座；金属谐振子，其通过支撑柱与金属谐振子固定基座固定；控制电路板，其与金属谐振子固定基座固定连接；缓冲电路板，采用柔性印制板，其设置于金属谐振子固定基座底面，并与控制电路板通过柔性印制线电路连接；陀螺外罩，其机械连接金属谐振子固定基座，在内部形成容置空间，金属谐振子、控制电路板设置于该容置空间中。本发明采用集成化设计，将陀螺敏感器件与控制电路直接集成在同一陀螺外罩内部，结构紧凑，大幅降低了陀螺仪体积，同时陀螺集成化设计简化了陀螺组合系统层级的安装工艺，提高了安装效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及惯性技术领域，具体涉及一种集成化金属振动陀螺仪。

背景技术

随着微纳卫星等微小型航天器的发展，对惯性系统的精度、体积、成本等提出了进一步的要求。金属振动陀螺是一种基于科里奥利效应的固体振动陀螺，具有结构简单、精度较高、体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优异特性，在战术武器、微纳卫星，以及工业控制等军民各领域均具有广阔的应用前景。

目前国内外研制的金属振动陀螺仪结构形式基本采用金属振动陀螺敏感器与控制电路单独研制，然后装配组合的结构形式：金属谐振子通过螺钉固定于安装底座上，谐振子底部均匀分布的八个压电电极通过焊锡手动焊接到缓冲电路焊盘上，缓冲电路板引出外接导线或排线，陀螺外罩与安装底座焊接后完成陀螺敏感器制作，外接导线或排线与控制电路部分对接完成陀螺仪制作。现有技术方案主要有以下问题或不足：

1）陀螺仪由表头敏感器与电路部分装配而成，体积较大，在组合系统安装过程中导致空间利用率低，安装操作性较差，从而导致陀螺组合系统体积大、重量大；

2）金属谐振子底面的八个压电电极焊线引出采用焊锡焊接，极易导致焊锡质量分布、焊点位置分布不均等问题，从而影响陀螺输出精度，同时电极焊线与缓冲电路板焊盘对向焊接，导致焊线较长，操作困难；

3）陀螺仪敏感器部分与控制电路部分通过导线连接，引入空间干扰相对较大。

发明内容

本发明提供一种集成化金属振动陀螺仪，有效地降低金属振动陀螺的体积，降低了工艺难度，提高了工艺可靠性和一致性，易于实现陀螺组合系统的安装。

为实现上述目的，本发明提供一种集成化金属振动陀螺仪，其特点是，该陀螺仪包含：

金属谐振子固定基座；

金属谐振子，其通过支撑柱与金属谐振子固定基座固定；

控制电路板，其与金属谐振子固定基座固定连接；

缓冲电路板，采用柔性印制板，其设置于金属谐振子固定基座底面，并与控制电路板通过柔性印制线电路连接；

陀螺外罩，其机械连接金属谐振子固定基座，在内部形成容置空间，金属谐振子、控制电路板设置于该容置空间中。

上述集成化金属振动陀螺仪的陀螺敏感器部分与控制电路部分集成设置于陀螺外罩内。

上述缓冲电路板采用柔性电路板，贴合金属谐振子固定基座设置；金属谐振子靠近金属谐振子固定基座设置。

上述金属谐振子固定基座与缓冲电路板对应金属谐振子的电极引出线处设有通孔；金属谐振子底面电极引出线通过通孔穿过缓冲电路板与金属谐振子固定基座焊接连接至缓冲电路板的焊盘。

上述金属谐振子底面均布八个压电陶瓷电极，电极引出线采用电焊机或金丝球焊机焊接连接至缓冲电路板的焊盘。

上述控制电路板根据电路功能分为结构小于控制电路板的若干子电路板，若干子电路板环绕设置于金属谐振子的侧边。

上述控制电路板分为四个子电路板，分别为信号采集电路、FPGA信号处理电路、电源电路、驱动电路。