[发明专利]一种微型单循环气流式平面双轴PET角速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及利用哥氏力原理检测运动体角速度姿态参数的技术领域，尤其是涉及一种微型单循环气流式平面双轴PET角速度传感器。用于无人机、可穿戴式设备、头盔、智能机器人、摄像机等微型载体的稳定系统。

背景技术

现有技术中以微机械振动角速度传感器为代表的微型角速度传感器的角速度芯片内一般设置有固体框架或梁，抗冲击振动能力差，而气流式角速度传感器以气体作为敏感质量，结构简单，通过哥氏力使气流敏感体偏转来实现角参数的测量，因此这种微型角速度传感器抗高过载、耐强冲击、成本低。中国专利89105999.7提出的高灵敏度压电射流角速度传感器，它由敏感器件的壳体、喷嘴体、敏感元件、压电泵、泵座、碟簧、锁紧螺母和外部电路系统以及机械系统组成，这种一维角速度传感器的敏感元件是用铜、铝或不锈钢等材料利用传统机械加工制作，敏感元件体积大，功率高，不能用于微型载体姿态测量和控制领域；它的热线是手工焊接，很难保证热线的平行度和垂直度，因此交叉耦合大，一致性差，很难批量生产，成本高；它只能敏感一个方向上的角速度，如构成双自由度角速度测量需要组合安装，而由安装距离引起的误差较大。在现有技术中利用MEMS工艺在硅片中腐蚀出气流网络，但是工艺复杂，成本高，不易达到设计要求；气流网络的尺度通常小于硅片厚度的一半，由于硅片的厚度薄，只有300μm左右，因此气流网络的尺度很小，气体容量少，在相同角速度输入时它受到的惯性小，气流束偏转小，角速度传感器的灵敏度很小；压电泵振子的有效变形面积与气流网络的截面积一致，尺寸小，驱动气体流动的能力弱，气流速度小，角速度传感器灵敏度低。另外，在现有技术中在硅片上制作的气流网络一般是开放式的，开口和进口与外界相同，易受外界环境影响，角速度传感器稳定性差，虽然成本低，但适用条件苛刻，实用性不强。

因此，如何克服上述问题成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种微型单循环气流式平面双轴PET角速度传感器(平面双轴角速度传感器是指两个正交的角速度敏感轴x、y平行于角速度芯片表面的角速度传感器)，该气流式角速度传感器以气体作为敏感质量，抗高过载、耐强冲击；制作成本低，仅为全硅结构的1/10；采用密闭空间内的单循环气流作为角速度气流敏感体，角速度传感器的稳定性好，角速度传感器灵敏度较大；能同时测量敏感轴平行于角速度芯片表面的两个正交(x、y)方向的角速度，两个方向的灵敏度几乎一致，双轴一体，便于信号的采集和控制，实用性强；敏感两个方向角速度的循环气流敏感体由一个压电陶瓷振子驱动，结构简单，使用寿命长。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种微型单循环气流式平面双轴PET角速度传感器，所述气流式角速度传感器由单循环气流式平面双轴角速度芯片、PCB电路板、底座、外壳、缓冲硅胶片、引线组成，所述的缓冲硅胶片、单循环气流式平面双轴角速度芯片和与其实现电气连接的PCB电路板依次装在底座上，扣上外壳密封，电源和信号经底座上玻璃灌装的引线引出，所述单循环气流式平面双轴角速度芯片包括PET盖板、硅板和PET底座；其中，

所述PET盖板上设置有气流回路；所述硅板上设置有双自由度敏感热线；所述PET底座上设置有压电陶瓷振子和气流回路；PET盖板、硅板和PET底座依次连接构成所述单循环气流式平面双轴角速度芯片。

进一步，所述PET底座的一侧开设有一圆孔，所述圆孔的边缘设置有高度小于PET底座厚度的台阶，所述压电陶瓷振子粘结在所述台阶上；PET底座的另一侧设置有梯形泵槽和若干个凹槽，所述泵槽的上部与所述圆孔的边缘重合相切，泵槽的底部两端设置有两个排气槽，所述泵槽的底部下方设置有下储气槽，所述下储气槽与所述排气槽连通；排气槽相对于下储气槽的对侧设置有两个长方形的下导流槽，所述导流槽的长度方向为PET底座的长度方向；下导流槽与下储气槽的交汇处设置有两个下进口槽；两个下导流槽的末端设置有两个长方形副敏感槽，所述副敏感槽的长度方向为PET底座的宽度方向；两个副敏感槽相交后沿着PET底座的长度方向开设有中心喷口槽，与所述中心喷口槽连通设置有主敏感槽，所述主敏感槽的与下储气槽连通。

进一步，所述PET盖板的正面与所述PET底座相对应的一侧开有深度一致的凹槽组合，其形状大小及位置完全与PET底座的下储气槽、下导流槽、副敏感槽、主敏感槽、下进口槽一致，分别为上储气槽，上导流槽、上副敏感槽和上主敏感槽、上进口槽。

进一步，所述台阶的厚度为所述PET底座厚度的1/2。