[发明专利]温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪

说明书

本发明公开一种温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，包括陀螺基座、杯形谐振子、环肋、压电电极、电路板和密封罩；所述陀螺基座的上表面中部设有圆台，陀螺基座的底部设有凹槽，所述圆台中部设有与所述凹槽贯通的连接孔；陀螺基座上环绕圆台均匀设有用于与安装平台连接的固定孔；所述杯形谐振子通过安装螺栓和所述连接孔安装在圆台上方；所述圆台上表面固定有电路板，所述压电电极呈正八边形排布在杯形谐振子底部，压电电极下表面通过引线与所述电路板连接；所述圆台侧壁设有螺纹并与密封罩螺纹连接；所述杯形谐振子的谐振环外侧周期性的设有环肋，所述环形肋沿杯形谐振子谐振环中间向两侧对称分布。

技术领域

本发明涉及波动陀螺仪与温度传感器技术领域，具体地，涉及一种具有温度传感与抑制表面缺陷功能的杯形固体波动局部化导航陀螺。

背景技术

杯形陀螺属于壳体类陀螺，该类陀螺体积小、成本低、寿命长、抗冲击振动性好，工作温度范围大，并具有较高的精度，稳定性与可靠性，发展与应用前景十分广阔。

杯形波动局部化陀螺的基本工作原理是通过利用压电电极的逆压电效应，通过施加交流电压来激励谐振子的工作模态，使谐振子轴向方向对外界输入角速度敏感。当外界输入一个角速度时，谐振子的谐振环会产生哥氏力效应而激励出敏感模态，该模态通过压电电极的压电效应检测并输出，输出信号经过解调后可以计算出外界对谐振子轴向输入角速度的大小。

高性能的杯形波动陀螺要求其谐振子具备良好的物理对称性和模态稳定性。然而，由于谐振子是典型的薄壁零件，在制造加工的过程中产生的加工误差会导致陀螺谐振子形成特征频率裂解、模态振型偏移等缺陷，这些缺陷会直接影响到陀螺精度与可靠性。

因此，目前此领域的研究重点在于解决圆柱形振动陀螺的质量分布缺陷、阻尼缺陷、特征频率裂解、模态振型误差等关键问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，实现抑制因表面缺陷产生的特征频率裂解、模态振形偏移的功能，并且利用谐振子材料本身杨氏模量对温度变化的响应特性来实现温度传感器的功能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

温度传感与抑制缺陷的固体波动局部化惯性导航陀螺仪，包括陀螺基座、杯形谐振子、环肋、压电电极、电路板和密封罩；所述陀螺基座的上表面中部设有圆台，陀螺基座的底部设有凹槽，所述圆台中部设有与所述凹槽贯通的连接孔；陀螺基座上环绕圆台均匀设有用于与安装平台连接的固定孔；所述杯形谐振子通过安装螺栓和所述连接孔安装在圆台上方；所述圆台上表面固定有电路板，所述压电电极呈正八边形排布在杯形谐振子底部，压电电极下表面通过引线与所述电路板连接；所述圆台侧壁设有螺纹并与密封罩螺纹连接；所述杯形谐振子的谐振环外侧周期性的设有环肋，所述环形肋沿杯形谐振子谐振环中间向两侧对称分布。

进一步的，所述杯形谐振子杯底沿圆周方向设有呈正八边形分布的修形孔，相邻两个修形孔中间贴有压电电极，压电电极下表面通过引线与圆环形状的电路板连接；所述圆台上还设有通孔，电路板通过通孔和连接线与外部电路连接。

进一步的，所述杯形谐振子包括杯壁、杯底以及安装支杆，杯形谐振子的侧壁为所述杯壁，杯壁由位于上部的谐振环和位于下部的传振结构组成，杯底为杯形谐振子的底部；安装支杆与杯底连接，所述安装支杆为中空的柱体结构，安装支杆内壁设有内螺纹，杯形谐振子通过安装支杆与安装螺栓连接。

进一步的，所述陀螺基座由金属制成。

进一步的，所述密封罩采用底部设有开口的空心圆柱形结构，密封罩与陀螺基座组成的密封空间避免了杯形谐振子的工作模态受外界环境的影响。

进一步的，所述杯形谐振子和环肋均由熔融石英材料构成，环肋能够抑制因集中质量而导致的工作模态的相位偏移和工作模态的特征频率的裂解。