[发明专利]一种双轴压电式加速度计

说明书

本发明提供一种双轴压电式加速度计，本加速度计包括处于同一平面且同轴的大矩形框架和小矩形框架，小矩形框架内设有质量块；小矩形框架与质量块之间固定有四根长度相等相互对称的梁，大矩形框架与小矩形框架之间固定有四根长度相等相互对称的梁；令第五至第八梁所在直线的方向为y轴，y轴与所述的x轴相互垂直；梁的表面均设有压电片，每个压电片的四个角上分别设置有一个电极；所有位于同一轴向且用于感受同一形变方向的电极均连接到一起。本发明通过将八根梁分为两组均匀分布在加速度计的内部，两组梁之间相互垂直，加强了加速度计的稳定性，减少了加速度计在工作过程中的扭转变形，提高加速度计的测量精度。

技术领域

本发明属于压电式加速度计技术领域，具体涉及一种双轴压电式加速度计。

背景技术

加速度计在惯性导航、惯性制导等设备中是十分重要的测量元件。我们利用加速度计敏感这一特性来测量载体的运动加速度的。加速度计的种类有很多，包括摆式加速度计、挠性加速度计、电磁加速度计、静电加速度计、振梁式加速度计等。随着微电子学和微制造技术的发展，硅基材料被越来越多地用于制造传感器，其中硅微机械加速度计已成为研究的热点。硅微机械加速度计又分为压阻式、电容式、静电力平衡式和石英振梁式，其中压电式加速度计利用具有压电效应的材料进行加速度测量，当有加速度输入时，检测质量受惯性力作用产生偏转，并在挠性臂上产生应力，产生形变，使压电片表面产生电荷，通过放大器，从而提供一个正比于输入加速度的输出信号。

传统的压电式加速度计多为单轴加速度计，检测x、y轴的加速度需要两个单轴进行组装，因此必然导致加速度计体积大、一致性差等缺陷；同时组装的加速度计质量块的厚度远大于梁的厚度，这样会导致加速度计在工作中产生扭转变形，极大影响加速度计的精准测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种双轴压电式加速度计，能够减少工作过程中产生的扭转变形。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种双轴压电式加速度计，本加速度计包括处于同一平面且同轴的大矩形框架和小矩形框架，小矩形框架内设有质量块；

小矩形框架与质量块之间固定有四根长度相等的梁，分别为第一至第四梁；其中，第一梁和第三梁位于质量块的同一侧且相互对称，第二梁和第四梁位于质量块的另一侧且相互对称，第一梁与第二梁位于同一直线上，第三梁和第四梁位于同一直线上；令第一至第四梁所在直线的方向为x轴；

大矩形框架与小矩形框架之间固定有四根长度相等的梁，分别为第五至第八梁；其中，第五梁和第七梁位于小矩形框架的同一侧且相互对称，第六梁和第八梁位于小矩形框架的另一侧且相互对称，第五梁和第六梁位于同一直线上，第七梁和第八梁位于同一直线上；令第五至第八梁所在直线的方向为y轴，y轴与所述的x轴相互垂直；

所述的第一至第八梁的表面均设有压电片，每个压电片的四个角上分别设置有一个电极；所有位于同一轴向且用于感受同一形变方向的电极均连接到一起，输出电压，所述的输出电压与施加在同一轴上的加速度成正比；所述的同一形变方向为同时受拉方向或同时受压方向。

按上述方案，所述的质量块的厚度与第一至第八梁的厚度均一致。

按上述方案，所述的第一至第八梁、质量块和小矩形框架，为机械加工一体成型的整体结构。

按上述方案，所述的第一至第八梁均为长方体，第一至第四梁与质量块构成艹型结构，第一至第四梁均与质量块相互垂直；第五至第八梁与小矩形框架构成工字型结构，第五至第八梁均与小矩形框架相互垂直。

按上述方案，所述的第一至第八梁、质量块和小矩形框架的材料为结构钢、硅、合金或有机玻璃。

按上述方案，所述的大矩形框架和小矩形框架上分别设有若干电极接头，供所述的电极就近连接。

本发明的有益效果为：