[发明专利]一种轴对称谐振器

说明书

本发明公开了一种轴对称谐振器，包括玻璃球壳，在玻璃球壳内设有支柱、底层电极、压电薄膜和表层电极；底层引脚电极附着于支柱表面，底层辐条电极和底层压电电极附着于玻璃球壳内表面；每个底层压电电极分别通过底层辐条电极与底层引脚电极电连接；压电薄膜一一对应地设置在每个底层压电电极表面上；表层压电电极一一对应地附着于每个压电薄膜表面，并与对应位置的底层压电电极形成一对电极，分别作为激励电极或者检测电极；表层辐条电极附着于玻璃球壳内表面；所有表层引脚电极附着于玻璃球壳支柱表面并分别通过表层辐条电极与表层压电电极电连接。本发明结构及工艺更为简单，加工方便，更利于批量化制作。

技术领域

本发明涉及惯性传感技术领域，具体涉及一种可实现角度变化感测的轴对称谐振器。

背景技术

微半球陀螺兼具成本低、体积小和精度高等多优点，已成为微型高精度陀螺的热门研究方向之一，其核心元件微半球谐振器为三维轴对称结构。

微半球谐振器的微加工工艺包括微吹制法、牺牲层法、精加工法等，微吹制法通过将玻璃材料加热至其软化点，上下表面的压力差驱动处于流体态的谐振器热塑变形，谐振器完成结构成型。微吹制工艺方案制作的谐振器轴对称性高、表面粗糙度低、壳体材质内部缺陷少，因此谐振器的Q值较高，多为几十万至几百万，时间常数几秒至几百秒，陀螺零偏稳定性最优已达10^-3°/h量级。

现有的技术方案中，吹制后的微半球谐振器的振动信号采用静电激励和检测，需将微半球谐振器与激励检测电极进行微组装形成几微米至二十微米的静电电容间隙，且对间隙精度及一致性要求较高，大幅增加了工艺难度，使得微组装工艺成为制约吹制型微半球陀螺批量化制作的瓶颈工艺之一。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种结构简单、加工方便、无需微组装且适合批量制作的轴对称谐振器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种轴对称谐振器，包括球冠状的玻璃球壳，在玻璃球壳内中心处沿径向设有支柱；在玻璃球壳唇缘上设有电镀质量环，其特征在于：在玻璃球壳内设有底层电极、压电薄膜和表层电极；

所述底层电极包括底层引脚电极、底层辐条电极和底层压电电极，其中底层引脚电极附着于玻璃球壳支柱表面，底层辐条电极和底层压电电极附着于玻璃球壳内表面；底层压电电极为2ⁿ个，n为整数且≥0，所有底层压电电极位于同一个圆周上且该圆周所在面平行于唇缘所在面；每个底层压电电极分别通过一一对应的底层辐条电极与同一个底层引脚电极电连接；

所述压电薄膜的数量与底层压电电极的数量相同并一一对应地设置在每个底层压电电极表面上；

所述表层电极包括表层引脚电极、表层辐条电极和表层压电电极，表层引脚电极、表层辐条电极、表层压电电极的数量均与压电薄膜的数量相同；其中表层压电电极一一对应地附着于每个压电薄膜表面，并与对应位置的底层压电电极形成一对电极，分别作为激励电极或者检测电极；表层辐条电极附着于玻璃球壳内表面；所有表层引脚电极附着于玻璃球壳支柱表面并分别通过对应的表层辐条电极与表层压电电极电连接从而将对应的表层压电电极信号引出；

所有表层引脚电极之间以及所有表层引脚电极和底层引脚电极之间彼此隔离；所有表层辐条电极之间、所有底层辐条电极之间以及每个表层辐条电极和每个底层辐条电极之间均彼此隔离。

优选地，所有底层压电电极、压电薄膜和表层压电电极设置在靠近玻璃球壳顶部位置。

优选地，所有底层压电电极和表层压电电极的形状、尺寸分别与对应位置的压电薄膜的形状、尺寸一致。

进一步地，所有底层压电电极首尾相连形成一个封闭的环带，所有压电薄膜对应的首尾相连形成一个封闭的环带并设置在底层压电电极形成的环带的表面，2ⁿ个表层压电电极间隔均匀地设置在压电薄膜形成的环带的表面。