[发明专利]一种具有限位保护结构的石英挠性摆片

说明书

本发明涉及一种具有限位保护结构的石英挠性摆片，包括摆片本体，其特征在于：在所述摆片本体的摆舌正反端面上均间隔均匀布置有限位台，摆舌两端面上的限位台对称设置，各限位台沿着摆舌各端面的外缘设置。本具有限位保护结构的石英挠性摆片，通过在原有石英挠性摆片的基础上进行设计，可满足现有石英挠性加速度计的需求，降低了实现成本；通过在摆舌上设置限位台，可以阻止摆片电容极板与导磁环接触，避免摆片金膜受损甚至摆片变形引起的两侧电容值和电容差值变化，提高加速度计偏值稳定性；杜绝电容与地短路引起线路正反馈的故障，提高加速度计抗冲击、振动的可靠性。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种石英挠性摆片，特别是一种具有限位保护结构的石英挠性摆片。

背景技术

石英挠性加速度计是一种差动电容式闭环高精度的传感器，最早由美国森的斯坦公司于二十世纪七十年代研制成功，具体结构在美国专利(专利号4250757)有详细描述，它的表芯结构如图1所示，是目前国内惯性导航测量及制导系统普遍使用的结构最简单的高精度加速度计。

石英加速度计核心敏感元件是摆部件，由一个石英挠性摆片和两个力矩器线圈分别缠绕在各自力矩器线圈骨架上构成。两个线圈骨架通过粘接剂对称粘接到石英挠性摆片正反表面。摆片的摆舌正反表面镀覆金膜形成电容极板，与上下导磁环(作为测试线路的“地”)表面形成一对电容。

石英挠性加速度计工作原理为：当产品有沿敏感轴方向的加速度作用时，由于没有合外力作用，摆片保持原有运动状态，因此相对上、下力矩器产生位移，使两侧平板电容形成电容差。差动电容传感器敏感到电容差，产生一个与电容差成比例的电流。电流经伺服电路滤波、积分、放大等处理后加载在力矩线圈上，载流力矩线圈受到力矩器磁场的作用产生一个与输入加速度方向相同的电磁力F，使挠性摆片回复到平衡位置(两侧电容相等)。此时力矩线圈中的力矩电流反映了加速度的大小和方向，检出力矩线圈上的电流即可计算出输入加速度，实现加速度的测量。当产品沿敏感轴方向没有加速度作用时，力矩线圈上的电流反映了偏值大小。

通过电容检测原理计算和实测，加速度计偏值变化主要由正反电容极板的变形引起电容差值变化产生。

现有技术的摆片主要局限性在于：

1、电容极板与地之间间隙极小(约0.02mm±0.002mm)，在加速度计运输和周转时，摆片两侧金膜会与作为“地”的导磁环频繁接触或碰撞，引起摆片金膜受损甚至摆片变形，两侧电容值和电容差值发生变化，导致加速度计偏值稳定性变差，严重时加速度计无法正常工作；

2、为提高加速度计的测量精度，测试线路的输出电流和工作频带在一定量程范围内。当输入加速度大小或频率超出测试线路量程后，力矩电流有可能无法将摆片拉回平衡位置，导致一侧电容极板与作为“地”的导磁环接触，使得线路中容抗变为阻抗，引起线路负载相位特性变化，负反馈闭环成为正反馈闭环，测试线路无法正常工作。当输入加速度大小或频率恢复到测试线路量程以内时，测试线路也无法恢复正常工作。

通过对公开专利文献的检索，并未发现与本专利申请相同的公开专利文献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构设计科学合理，能够在任何条件下始终保持传感器电容极板与地隔离的石英挠性摆片。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种具有限位保护结构的石英挠性摆片，包括摆片本体，其特征在于：在所述摆片本体的摆舌正反端面上均间隔均匀布置有限位台，摆舌两端面上的限位台对称设置，各限位台沿着摆舌各端面的外缘设置。

而且，所述的限位台为在摆舌的正反面上各设置三个。

而且，所述限位台的高度低于摆片本体支撑环上定位凸台的高度。

而且，所述摆片本体的摆部件在增加限位台前后，其质心保持不变。