[发明专利]一种磁流体动力学角速度传感器

说明书

本申请涉及非电量计量测试技术领域，具体而言，涉及一种磁流体动力学角速度传感器，包括盖板、机壳和底座，其中：机壳为圆柱形壳体，内部包括第一腔体和第二腔体，盖板覆盖在第一腔体的上端，底座固定在第二腔体的下端；第一腔体内部设置有内置电路板和连接器，内置电路板通过连接器与外界连接，用于向外界输出信号；第二腔体内部设置有磁芯组件，磁芯组件与内置电路板连接，用于产生电流信号，并传输至内置电路板中。本申请结构简单、装配方便，具有测量精度高、频带宽、无机械饱和、可靠性高的特点，是解决航天器高宽带微角振动测量难题的关键部件。

技术领域

本申请涉及非电量计量测试技术领域，具体而言，涉及一种磁流体动力学角速度传感器。

背景技术

磁流体动力学角速度传感器可用于直接测量航天器高频宽带微角振动，也可作为飞行器惯性测量单元和高精度快速寻北仪核心部件，可应用于对地观测遥感、激光通信、定向能武器以及导弹领域，为姿态稳定控制提供准确的姿态角变化数据，测量结果可以用于提高遥感卫星图像质量、提高激光通信卫星指向与定向能武器精度。

国内航天器传统的陀螺仪可以测量10Hz以下角速率，近年来用光纤陀螺和激光陀螺测量航天器微角振动，其带宽通常低于500Hz，尚没有测量高频微角振动传感器，磁流体动力学角速度传感器是实现高宽带(达到1000Hz)角振动测量的核心敏感部件，现有技术中未有成功搭载于卫星平台的磁流体动力学角速度传感器，也未有工程应用的磁流体动力学角速度传感器。

发明内容

本申请提供了一种磁流体动力学角速度传感器，结构简单、装配方便，具有测量精度高、频带宽、无机械饱和、可靠性高的特点，是解决航天器高宽带微角振动测量难题的关键部件。

为了实现上述目的，本申请提供了一种磁流体动力学角速度传感器，包括盖板、机壳和底座，其中：机壳为圆柱形壳体，内部包括第一腔体和第二腔体，盖板覆盖在第一腔体的上端，底座固定在第二腔体的下端；第一腔体内部设置有内置电路板和连接器，内置电路板通过连接器与外界连接，用于向外界输出信号；第二腔体内部设置有磁芯组件，磁芯组件与内置电路板连接，用于产生电流信号，并传输至内置电路板中。

进一步的，磁芯组件包括绝缘筒、导磁筒、电流互感器、电极柱、上电磁装置以及下电磁装置，其中：绝缘筒位于第二腔体的内部，通过螺钉与机壳和底座连接；电极柱设置在绝缘筒的中心，上端与上电磁装置连接，下端与下电磁装置连接；电流互感器环绕电极柱设置，通过信号线与内置电路板连接；导磁筒设置在绝缘筒的内部，环绕电流互感器设置，上端与上电磁装置粘接，下端与下电磁装置粘接。

进一步的，上电磁装置包括上电极板、上导磁体、上磁套以及上永磁体，其中：上电极板的中心通过螺钉与电极柱的上端面连接；上导磁体通过环氧树脂胶与上电极板粘接；上永磁体通过环氧树脂胶与上导磁体粘接；上磁套环绕上永磁体设置。

进一步的，下电磁装置包括下电极板、下导磁体、下磁套以及下永磁体，其中：下电极板的中心通过螺钉与电极柱的下端面连接；下导磁体通过环氧树脂胶与下电极板粘接；下永磁体通过环氧树脂胶与下导磁体粘接；下磁套环绕下永磁体设置。

进一步的，上电极板、下电极板、导磁筒以及绝缘筒通过环氧树脂胶粘接在一起，形成环柱形空腔。

进一步的，环柱形空腔的高度≥25mm，厚度≥3mm。

进一步的，环柱形空腔的内部灌注有导电流体，导电流体分别与上电极板和下电极板接触，导电流体的材料为汞。

进一步的，机壳的材料为软磁合金，与上永磁体、下永磁铁、导磁筒以及绝缘筒形成环形径向稳恒磁场。

进一步的，电流互感器线圈的范围为1000～10000匝。

进一步的，内置电路板包括共模抑制电路、信号放大电路和低通滤波电路，用于输出信号的调理，使得输出信号的噪声＜300uV。