[发明专利]一种基于体振动的翻转倾斜检测结构

说明书

本发明提供了一种基于体振动的翻转倾斜检测结构，包括固定基底；锚点结构，锚点结构叠设于固定基底并与固定基底连接；振动结构，振动结构呈环状，振动结构与锚点结构形成机械耦合，并与固定基底间隔；面内换能器，沿该检测结构的中心圆周分布在最外侧，每个面内换能器均与固定基底连接，且相邻两个面内换能器之间间隔设置；面外换能器，沿该检测结构的中心圆周分布于振动结构与固定基底之间，每个面外换能器均与固定基底连接，且与振动结构间隔设置，相邻两个面外换能器之间间隔设置；该检测结构工作在结构面内的3θ体振动驱动模态以及工作在结构面外的第2阶弯曲体振动检测模态，两个体振动模态可相互互换。本发明能够提高检测结构的灵敏度。

【技术领域】

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种基于体振动的翻转倾斜检测结构。

【背景技术】

目前，传统体振动式翻转/倾斜检测结构形式，最为典型的ADI以及GIT的圆盘形体振动翻转/倾斜检测结构，两典型单位均选择采用结构的面内2θ振形作为驱动模态，而采用结构的面外第3阶弯曲振形作为检测模态，如图1所示，所述传统体振动式技术缺点为哥氏增益低。基于哥氏效应角度分析，检测结构的驱动模态与检测模态匹配度差，驱动模态部分的运动质量并未参与哥氏效应。具体分析如下：当外部输入沿X轴的翻转时，驱动模态Y向运动分量与翻转产生哥氏效应(F_z＝2*m_i*Ω_x×Y_i，Ω、Y均为向量，两者叉乘，方向满足右手定则)。理论上，A、B、F区域哥氏力方向向上，C、D、E区域哥氏力方向向下。但是，两典型单位选择的检测模态，B、F区域以及C、E区域与理论哥氏力方向相违背，理论哥氏力仅能激励部分的检测模态。具体表现为通过计算哥氏增益仅为0.29，远小于线振动技术的哥氏增益(～0.7)，进而导致传感器灵敏度较低。

【发明内容】

本发明的目的在于提供了一种基于体振动的翻转倾斜检测结构。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于体振动的翻转倾斜检测结构，包括：

固定基底；

锚点结构，所述锚点结构叠设于所述固定基底并与所述固定基底连接；

振动结构，所述振动结构呈环状，所述振动结构与所述锚点结构形成机械耦合，并与所述固定基底间隔；

面内换能器，用于实现该检测结构平面内的机械场与电场的耦合；所述面内换能器包括至少两个且沿该检测结构的中心圆周分布在最外侧，每个所述面内换能器均与所述固定基底连接，且相邻两个面内换能器之间间隔设置；

面外换能器，用于实现该检测结构平面外的机械场与电场的耦合；所述面外换能器包括至少两个，且沿该检测结构的中心圆周分布于所述振动结构与所述固定基底之间，每个所述面外换能器均与所述固定基底连接，且与所述振动结构间隔设置，相邻两个所述面外换能器之间间隔设置；

其中，所述检测结构工作在两个体振动模态中，两个所述体振动模态包括工作在结构面内的3θ体振动驱动模态以及工作在结构面外的第2阶弯曲体振动检测模态，两个所述体振动模态可相互互换。

优选的，所述振动结构套设于所述锚点结构并与所述锚点结构抵接固定。

优选的，还包括至少两个梁结构，所述振动结构套设于所述锚点结构并与所述锚点结构间隔，每一所述振动结构与所述锚点结构之间均设置一个所述梁结构，所述梁结构将所述振动结构与所述锚点结构相互连接。

优选的，所述梁结构的数量为3N，N为正整数。

优选的，每个所述梁结构均包括第一支撑梁以及与所述第一支撑梁呈对称设置的第二支撑梁。

优选的，所述第一支撑梁以及所述第二支撑梁均呈Ω型结构。