[发明专利]静电陀螺和加速度计装置及系统

说明书

本申请提供了一种静电陀螺和加速度计装置及系统，该装置包括惯性敏感器件，包括石英敏感表头和堆叠在所述石英敏感表头上方的陀螺敏感器件,在所述装置受到外力影响时，所述惯性敏感器件发生进动，所述惯性敏感器件和电极板之间形成的电容器发生形变。本申请解决了由于金属壳谐振陀螺传统激励方法使用压电激励和检测、压电电极紧贴谐振子自由端、粘贴会大大降低谐振陀螺品质因数以及增加谐振子阻尼不均匀性的技术问题。

技术领域

本申请涉及惯性导航技术领域，具体而言，涉及一种静电陀螺和加速度计装置及系统。

背景技术

惯性系统中陀螺仪和加速度计作为核心测量元件，在导弹制导、飞行控制和精确打击目标等军用领域发挥着不可或缺的作用。陀螺仪中的金属壳谐振陀螺不仅具有传统振动陀螺的惯性品质，还具有结构强度高、环境适应能力强和动态范围宽等特点。加速度计中的石英挠性加速度计具有结构简单，易于小型化和较高的测量精度等优点。

惯性器件的常见激励方式有静电力、电磁力、压电驱动等，检测方式有电容、压电和压阻检测等。金属壳谐振陀螺传统激励方法使用压电激励和检测，压电电极紧贴谐振子自由端，粘贴会大大降低谐振陀螺品质因数以及增加谐振子阻尼不均匀性。传统石英挠性加速度计使用的电磁力闭环，需要在结构上设计线圈和永磁体，增大的体积的同时存在磁路不稳定的问题。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

申请内容

本申请实施例提供了一种静电陀螺和加速度计装置及系统，以至少解决由于金属壳谐振陀螺传统激励方法使用压电激励和检测、压电电极紧贴谐振子自由端、粘贴会大大降低谐振陀螺品质因数以及增加谐振子阻尼不均匀性的技术问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种静电陀螺和加速度计装置，包括：惯性敏感器件，包括石英敏感表头和堆叠在所述石英敏感表头上方的陀螺敏感器件,在所述装置受到外力影响时，所述惯性敏感器件发生进动，所述惯性敏感器件和电极板之间形成的电容器发生形变。

根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种静电陀螺和加速度计系统，包括如上所述的静电陀螺和加速度计装置。

在本申请实施例中，惯性敏感器件包括石英敏感表头和堆叠在所述石英敏感表头上方的陀螺敏感器件,在所述装置受到外力影响时，所述惯性敏感器件发生进动，所述惯性敏感器件和电极板之间形成的电容器发生形变，进而解决了由于金属壳谐振陀螺传统激励方法使用压电激励和检测、压电电极紧贴谐振子自由端、粘贴会大大降低谐振陀螺品质因数以及增加谐振子阻尼不均匀性的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

静电激励和电容检测属于非接触式激励和检测，目前被广泛应用于惯性器件。本申请采用垂直堆叠结构由上至下分别为金属谐振子、公共平面极板、石英挠性摆片以及底面极板，使用公共平面极板静电激励金属壳谐振子，以及与底面极板一起驱动石英摆片，并通过形成的电容器检测敏感器件变化，检测信号经过单片机滤波解算后输出角速率和加速度

本申请提出一种由石英挠性摆片和金属壳谐振子组成的惯性器件，并且对器件外围电路系统进行设计，最终可输出角速率和加速度。

图1是根据本申请实施例的一种静电陀螺和加速度计系统的结构示意图；

图2是根据本申请实施例的一种静电陀螺和加速度计装置的立体结构示意图；

图3是根据本申请实施例的一种静电陀螺和加速度计装置的正视图；

图4是根据本申请实施例的一种金属谐振子的剖视图；

图5是根据本申请实施例的一种石英表头的示意图；