[发明专利]三轴射流角速率传感器

说明书

本发明涉及一种三轴射流角速率传感器。

美国专利U.S  PAT.4305293公布的“带对称膜脉动泵的角速率传感器”和中国《航空与航天》工程学报1987年第四期公布的“末制导压电射流速率传感器结构原理的研究”中表述的能够敏感绕一个与射流轴线垂直的任意旋转轴的角速率的射流角速率传感器，以及在欧州专利0163591公布的“角速率传感器”中所表述的能够敏感绕一对互相垂直且与射流轴线垂直的旋转输入的角速率的射流角速率传感器，可称为单轴射流角速率传感器和双轴射流角速率传感器，它们只能敏感一个轴或二个轴输入的角速率，因而限制了其应用范围。

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能敏感绕三个互相垂直轴旋转的旋转角速率的射流角速率传感器，即“三轴射流角速率传感器。

附图说明：

图1.三轴射流角速率传感器的整体结构示意图

图2.三轴射流角速率传感器的内部结构示意图

图3.图2所示的单轴射流角速率传感器的截面图

图4.图2所示的双轴射流角速率传感器的截面图

本发明的目的可以通过以下措施来达到：三轴射流角速率传感器由射流角速率传感器，以及外部电路系统和机械系统组成。其射流角速率传感器1由一个单轴射流角速率传感器2和一个双轴射流角速率传感器3通过联接座体4互相垂直联接组成。传感器2和传等组成。传感器2和传感器3流体回路独立，产生射流的泵6可以是压电换能器或磁换能器，在交变电压驱动下，其以固有谐振频率振动，使壳体内部空腔中的工作介质（如空气、氦气等惰性气体）循环流动，为了避免射流泵之间的藕合振动，传感器2和传感器3的谐振频率相差1-10KHZ。由喷嘴5形成一束层流的射流束，对称地喷射到热敏座7的敏感元件7a-7f上。敏感元件7a-7f可以是丝状热敏电阻，敏感元件7a和7b是互相平行的一对热敏元件，能敏感绕X轴输入的角速率，7c和7d是一对互相平行的热敏元件，能敏感Y轴输入的角速率，7e和7f是一对热敏元件，能敏感绕Z轴输入的角速率。敏感元件在空间的相对位置是确定的，每对二个元件互相平行，两对之间互相垂直，故可同时敏感绕X、Y、Z三轴输入的角速率。

当有角速率W（t）沿垂直于射流束的轴输入时，射流束受哥氏力作用而偏离原射流轴线，射流使敏感元件7a-7f的阻值发生变化，经电桥转换成正比于输入角速率的电信号，从而输出跟W（t）成正比的模拟电压。

本发明下面结合附图实施例作进一步详述传感器2和传感器3互相垂直联接，联接座体4是一个开有二个相互垂直管状内腔9的长方体，在内腔9的壁面开有锁紧槽10。传感器2和传感器3安装在管状内腔9中，由锁紧螺钉11锁紧固定，管状内腔9保证其轴线互相垂直，从而使传感器2和传感器3的射流互相垂直。每对热敏元件对称地放在射流轴线两边，传感器2和传感器3的谐振频率相差5KHZ。

三轴射流角速率传感器，可根据所应用的环境、用途和安装条件，灵活变换传感器2和传感器3的安装位置，即可选择相对合适的管状内腔9来安装定位。这样，可使各传感器最大限度地降低因安装位置带来的零位误差。同时，本发明所表述的锁紧结枸，可使传感器2和传感器3独立装卸，并可单独在试验台上调试或在联接座体4上调试。同样，如果二个传感器中的一个传感器出现故障或需要重新调整，可通过调节锁紧螺钉11，很方便地卸装需调整的传感器，而不影响另一传感器的安装位置和工作状态。另外本发明的锁紧结构可使各传感器在联接座体4上联机调整敏感平面，以保证敏感平面的精度并减小交叉藕合。

本发明所提供的三轴射流角速率传感器与现有技术相比可同时敏感绕X、Y、Z三轴向输入的角速率，组装简单，调整灵活，从而扩大了射流角速率传感器的应用范围，可广范应用于飞机、舰船等控制系统，亦可应用于汽车惯导系统。