[发明专利]一种压电式六维加速度传感器

摘要

一种压电式六维加速度传感器。该传感器包括带安装盘的基座，带插座的壳体，固定地安装在该壳体内的基座安装盘之上的测力计、绝缘电极板和惯性质量块，以及连接绝缘电极板与插座的信号引线。本发明的测力计由均匀布置在一个参考圆圆周上的十六片石英晶片构成。包括有对称布置的四片X0°切型石英晶片和十二片Y0°切型石英晶片。其中，间隔布置的Y0°切型石英晶片并连形成一路输出信号，余下的对称布置的Y0°切型石英晶片连接形成两路输出信号，四片X0°切型石英晶片各形成一路输出信号。本发明具有结构简单、易于小型化和微型化、制造成本低、无需解耦运算的优点，是动态特性好的直接输出型的六维加速度传感器。

主权项

1、一种压电式六维加速度传感器，该传感器包括带安装盘(11)的基座(1)，罩装在该基座(1)上的带插座(17)的壳体(2)，通过预紧螺栓固定地安装在该壳体(2)内的基座(1)安装盘(11)之上的测力计、绝缘电极板和位于最上面的惯性质量块(4)，以及连接绝缘电极板与插座(17)的信号引线(5)，其特征在于，所述安装盘(11)为圆盘，该安装盘(11)与基座(1)之间通过一段圆柱(12)以三者同轴的状态联为一个整体，三者的公共轴线与预紧螺栓的轴线均与传感器的工作三维直角坐标系的Z轴共线；所述测力计(j0)由十六片石英晶片(j1～j16)构成，这十六片石英晶片(j1～j16)在所述传感器的工作三维直角坐标系的X、Y平面中，均匀布置于一个Z轴通过其圆心的参考圆的圆周上；其中，在该参考圆与X、Y轴的角平分线交点处，安置的是四片X0°切型石英晶片(j3、j7、j11、j15)，其余的十二片石英晶片为Y0°切型石英晶片(j1、j2、j4、j5、j6、j8、j9、j10、j12、j13、j14、j16)；四片X0°切型石英晶片(j3、j7、j11、j15)的敏感轴垂直于该参考圆、且其敏感轴的方向一致；每一X0°切型石英晶片(j3、j7、j11、j15)两侧紧邻的Y0°切型石英晶片(j2、j4、j6、j8、j10、j12、j14、j16)的敏感轴与该参考圆相切、且其敏感轴的方向均按顺时针或者均按逆时针排列；在该参考圆与X、Y轴交点处的四片Y0°切型石英晶片(j1、j5、j9、j13)的敏感轴对应重叠在所在的X轴或Y轴上、且这四片Y0°切型石英晶片(j1、j9与j5、j13)的敏感轴的方向均与所对应的X轴或Y轴同向或者反向；所述绝缘电极板(6)上有与这十六片石英晶片(j1～j16)一一对应的十六个电极(d1～d16)；其中，与在X轴上的两片Y0°切型石英晶片(j1、j9)所对应的电极(d1、d9)连通、构成X向线加速度(aX)值的信号输出端(Q1)，与在Y轴上的两片Y0°切型石英晶片(j5、j13)所对应的电极(d5、d13)连通、构成Y向的线加速度(aY)值的信号输出端(Q3)，与每一片X0°切型石英晶片(j3、j7、j11、j15)两侧紧邻的Y0°切型石英晶片(j2、j4、j6、j8、j10、j12、j14、j16)所对应的电极(d2、d4、d6、d8、d10、d12、d14、d16)以靠近X轴负向一侧的两片电极(d2、d16)为首尾、依次串连构成Z向的角加速度(aθZ)值的信号输出端(Q2)；与四片X0°切型石英晶片(j3、j7、j11、j15)所对应的四个电极(d3、d7、d11、d15)各自为一个待算信号输出端(Q4～Q7)，这四个待算信号输出端(Q4～Q7)的输出值通过加法运算，为Z向的线加速度(aZ)值；位于Y轴负向一侧两个待算信号输出端(Q6、Q7)的输出值之和，减去另两个待算信号输出端(Q4、Q5)的输出值，为X向的角加速度(aθX)值；位于X轴正向一侧两个待算信号输出端(Q6、Q5)的输出值之和，减去另两个待算信号输出端(Q4、Q7)的输出值，为Y向的角加速度(aθY)值。