[发明专利]一种基于体振动的翻转倾斜检测结构

说明书

本发明提供了一种基于体振动的翻转倾斜检测结构，包括基底；锚点结构，固定于所述基底；星形振动结构，悬置于所述基底上并与所述锚点结构机械耦合，所述星形振动结构的外轮廓为正6N角星，N为≥2的正整数；至少两个面内换能器，用于实现该检测结构平面内的机械场与电场的耦合；至少两个面外换能器，用于实现该检测结构平面外的机械场与电场的耦合；其中，所述检测结构工作在两个体振动模态中，两个所述体振动模态包括工作在结构面内的3θ体振动驱动模态以及工作在结构面外的第2阶弯曲体振动检测模态，两个所述体振动模态可相互互换。本发明能够提高检测结构的灵敏度。

【技术领域】

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种基于体振动的翻转倾斜检测结构。

【背景技术】

目前，传统体振动式翻转/倾斜检测结构形式，最为典型的ADI以及GIT的圆盘形体振动翻转/倾斜检测结构，两典型单位均选择采用结构的面内2θ振形作为驱动模态，而采用结构的面外第3阶弯曲振形作为检测模态，如图1所示，所述传统体振动式技术缺点为哥氏增益低。基于哥氏效应角度分析，检测结构的驱动模态与检测模态匹配度差，驱动模态部分的运动质量并未参与哥氏效应。具体分析如下：当外部输入沿X轴的翻转时，驱动模态Y向运动分量与翻转产生哥氏效应(F_z＝2*m_i*Ω_x×Y_i，Ω、Y均为向量，两者叉乘，方向满足右手定则)。理论上，A、B、F区域哥氏力方向向上，C、D、E区域哥氏力方向向下。但是，两典型单位选择的检测模态，B、F区域以及C、E区域与理论哥氏力方向相违背，理论哥氏力仅能激励部分的检测模态。具体表现为通过计算哥氏增益仅为0.29，远小于线振动技术的哥氏增益(～0.7)，进而导致传感器灵敏度较低。

【发明内容】

本发明的目的在于提供了一种基于体振动的翻转倾斜检测结构。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于体振动的翻转倾斜检测结构，包括：

基底；

锚点结构，固定于所述基底；

星形振动结构，悬置于所述基底上并与所述锚点结构机械耦合，所述星形振动结构的外轮廓为正6N角星，N为≥2的正整数；

至少两个面内换能器，用于实现该检测结构平面内的机械场与电场的耦合；所述至少两个面内换能器与所述基底连接，并沿该检测结构的中心圆周分布在最外侧，且相邻两所述面内换能器之间间隔设置；

至少两个面外换能器，用于实现该检测结构平面外的机械场与电场的耦合；所述至少两个面外换能器与所述基底连接，并沿该检测结构的中心圆周分布于所述星形振动结构与所述基底之间且与所述星形振动结构间隔设置，相邻两所述面外换能器之间间隔设置；

其中，所述检测结构工作在两个体振动模态中，两个所述体振动模态包括工作在结构面内的3θ体振动驱动模态以及工作在结构面外的第2阶弯曲体振动检测模态，两个所述体振动模态可相互互换。

优选地，所述星形振动结构套设于所述锚点结构并与所述锚点结构抵接固定。

优选地，所述星形振动结构套设于所述锚点结构并与所述锚点结构间隔，所述星形振动结构与所述锚点结构之间设有多个梁结构，所述梁结构将所述星形振动结构与所述锚点结构相互连接。

优选地，所述梁结构的数量为3N，N为正整数。

优选地，所述梁结构均包括第一支撑梁以及与所述第一支撑梁呈对称设置的第二支撑梁。

优选地，所述基底上设有所述绝缘层，所述锚点结构、所述面内换能器以及所述面外换能器均通过所述绝缘层与所述基底连接。

优选地，所述锚点结构设置在所述星形振动结构的内部。

优选地，所述面内换能器的数量为3N，所述面外换能器的数量为2N，其中N为正整数。