[发明专利]一种高精度石英加速度计的温控装置及其温控方法

说明书

本发明公开了一种高精度石英加速度计的温控装置及其温控方法，包括石英加速度计、本体、加热片、隔热罩、垫块和温度传感器；本体采用实心立方体结构，本体上分别安装三个相互正交的石英加速度计；每个石英加速度计表壳上均粘接一个用于升温的加热片，每个石英加速度计表壳上均粘接一个温度传感器，每个石英加速度计内部均粘接一个温度传感器；隔热罩套装在石英加速度计、本体和加热片上，用于隔绝外部环境热交换；本体固定连接在惯性测量装置上，并通过垫块隔绝外部环境热交换。本发明通过采用壳级温控与芯级温补的技术方案，解决了加表温度升高快速性和大电流对加表精度影响的矛盾，弥补了传统温控和温补方法的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种高精度石英加速度计的温控装置及其温控方法，尤其适用于航天导航与制导，属于惯性测量技术领域。

背景技术

石英摆式加速度计(以下简称加速度计)具有精度高、成本低、体积小等诸多优点，作为惯性测量和导航系统最重要的器件之一，其测量精度高低直接影响惯性导航系统的精度。环境温度、振动、磁场和气压等因素都会对加速度计精度产生影响,其中环境温度的影响尤为重要。因此，在进行惯导系统设计时需要考虑环境温度的影响。

目前，国内改善温度对加速度计影响的措施主要是温度补偿和温度控制，通过软件的方法补偿加速度计输出对温度的相关性；或者将加速度计的温度控制在一定范围，不管外部环境温度如何改变，都要维持加速度计工作在特定的温度内。

现有技术中，针对高精度石英摆式加速度计的温控和温补方法存在如下问题：

第一、加速度计的温度场特征设计不够合理，导致加速度计输出精度偏低，而且启动后达到性能稳定耗时较长。

第二、加速度计内部温度波动范围过大，易出现加速度计输出随温度及温度梯度波动，无法通过温度控制提高精度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种高精度石英加速度计的温控装置及其温控方法，通过采用壳级温控与芯级温补的技术方案，解决了加表温度升高快速性和大电流对加表精度影响的矛盾，弥补了传统温控和温补方法的缺陷。

本发明的技术解决方案是：

一种高精度石英加速度计的温控装置，包括石英加速度计、本体、加热片、隔热罩、垫块和温度传感器；本体采用实心立方体结构，本体上分别安装三个相互正交的石英加速度计；每个石英加速度计表壳上均粘接一个用于升温的加热片，每个石英加速度计表壳上均粘接一个温度传感器，每个石英加速度计内部均粘接一个温度传感器；隔热罩套装在石英加速度计、本体和加热片上，用于隔绝外部环境热交换；本体固定连接在惯性测量装置上，并通过垫块隔绝外部环境热交换。

在上述的一种高精度石英加速度计的温控装置中，所述石英加速度计内部扼铁位置通过导热硅橡胶粘接温度传感器；石英加速度计内部额外设有两个绝缘端子，两个绝缘端子分别置于温度传感器两端；石英加速度计的温度系数小于1×10^-5g/℃。

在上述的一种高精度石英加速度计的温控装置中，所述本体的材料采用硬铝，本体上分别设有三个凸台，三个凸台上均设有用于安装石英加速度计的凹孔；本体与惯性测量装置固连的安装面平面度优于0.02mm，粗糙度Ra优于3.2μm，并进行阳极氧化绝缘处理。

在上述的一种高精度石英加速度计的温控装置中，所述加热片采用薄膜型电加热器，加热片单面设有用于防止粘接起翘的不干胶。

在上述的一种高精度石英加速度计的温控装置中，所述隔热罩采用环氧酚醛层压玻璃布板，隔热罩上设有用于穿设导线的通孔，并通过硅橡胶密封。

在上述的一种高精度石英加速度计的温控装置中，所述垫块采用T型结构，垫块的数量不少于八个，每两个垫块为一组，分别穿设在本体和惯性测量装置上；垫块的材料采用陶瓷。