专利汇可以提供一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于哥氏振动陀螺领域,尤其涉及一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺。所述振动陀螺包括一体式圆柱壳体 石英 谐振子、 电极 底座、长导电插针、短导电插针、金属罩、和封装底座。本发明的目的是改善现有的在谐振子底面或侧面粘贴压电陶瓷片激励与检测的方法对石英圆柱壳体谐振子品质因数、振动陀螺的检测灵敏度以及陀螺漂移误差影响较大的问题,改善现有的半球谐振陀螺静电激励与检测方案复杂、加工和装配难度大等问题,提出一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺。该陀螺具有结构简洁,加工容易,有利于提高 信噪比 ,能实现陀螺高 精度 等优点。,下面是一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺专利的具体信息内容。
1.一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺,其特征在于:所述振动陀螺包括一体式圆柱壳体石英谐振子(100)、电极底座(200)、长导电插针(300)、短导电插针(400)、金属罩(500)、和封装底座(600);
所述一体式圆柱壳体石英谐振子(100)由高纯度石英材料一体化加工而成,包括谐振环(110)、导振环(120)、底盘(130)、固定柱(140),四者共轴放置,从下而上依次为谐振环(110)、导振环(120)和底盘(130),固定柱(140)位于底盘(130)靠近导振环(120)一侧的中心,所述底盘(130)上开有2N个底盘孔(150),1≤N≤8;
所述底盘(130)上下两侧的表面除固定柱(140)一端外表面对应的光胶区域(160)以外的其他区域及底盘孔(150)的内侧表面和固定柱(140)的外侧表面均镀制有金属薄膜电极(170);
所述金属薄膜电极(170)包含两层:过渡层和导电层,所述过渡层选择金属Cr,厚度控制在5nm~30nm;所述导电层是任何具有良好导电性和稳定性的金属薄膜材料,厚度控制在
100nm~500nm;金属薄膜电极170的镀制过程如下:首先在底盘(130)表面镀制一层过渡层,然后在过渡层上镀制导电层;镀制方法均为磁控溅射法;
所述电极底座(200)的主体是一个石英底盘(210),所述石英底盘(210)的上表面分为四个区域:中央区域为用于光胶的SiO2台阶层(220),所述SiO2台阶层(220)的大小与光胶区域(160)的大小一致,直径为6mm~12mm,厚度约5μm~30μm;中央区域往外为一个面积较大的环形电极(230),面积较大的环形电极(230)往外为8个“凸”字形电极(240);8个“凸”字形电极(240)往外为面积较小的环形电极(250);所述面积较大的环形电极(230)和面积较小的环形电极(250)分别带有四个均匀分布且相互错开的外凸起(231)和内凸起(251),将8个“凸”字形电极(240)分隔成独立的部分;所述面积较大的环形电极(230)和面积较小的环形电极(250)均用于接地形成零电位,隔离8个“凸”字形电极,避免电极间信号的串扰,另外也可以防止环形电极区域内电荷积累产生噪声信号;
所述面积较大的环形电极(230)、“凸”字形电极(240)和面积较小的环形电极(250)的膜层结构及镀制方法与金属薄膜电极(170)相同;电极的不同形状和分布通过掩模光刻法实现;
所述金属罩(500)、封装底座(600)均为一端封闭一端开口的圆柱筒,在所述金属罩(500)封闭端面的中心设置有一个抽气孔(510),所述抽气孔(510)用于将封装完毕的圆柱壳体振动陀螺抽真空;在所述封装底座(600)封闭端面的中心开有一个小孔用于焊接并固定长导电插针(300),以所述小孔的圆心为中心,半径大于电极底座(200)的半径为半径,沿封装底座(600)封闭端面的圆周处均匀开有10个小孔用于焊接并固定10根短导电插针(400);所述长导电插针(300)的上端通过铜线与固定柱(140)外侧表面镀制的金属薄膜电极(170)相连,其下端接地;10根短导电插针中,一根短导电插针(400a)的上端通过铜线与面积较大的环形电极(230)的一个外凸起(231)连接,其下端接地,另外一根短导电插针(400b)的上端通过铜线与面积较小的环形电极(250)连接,其下端接地;其余的8根短导电插针分别与8个“凸”字形电极(240)相连,并与“凸”字形电极(240)沿直径方向对应的两个电极组成一组,共分为四组(400c,400d,400e,400f),一组电极用于谐振子的激励,一组电极用于信号检测,另外两组电极用于稳频、稳幅、正交控制、力平衡控制。
2.根据权利要求1所述基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺,其特征在于:所述过渡层为Ni或者Ti;所述导电层为Pt、Au或者Ag。
3.根据权利要求1所述基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺,其特征在于:所述电极的镀制方法是离子束镀膜法、溶胶-凝胶法、真空蒸镀法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法。
4.根据权利要求1所述基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺,其特征在于:所述金属罩(500)、封装底座(600)采用的材料为铝或不锈钢。
5.根据权利要求1所述基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺,其特征在于:所述薄膜电极(170)可以镀制于圆柱壳体谐振子(100)杯口的圆环平面,杯口方向朝向石英底盘(210),通过圆柱壳体谐振子(100)内部的固定柱(140)与石英底盘(210)上的SiO2台阶层(220)实现光胶,通过谐振子杯口的圆环平面与石英底盘(210)上的8个“凸”字形电极(240)之间形成的8个电容来实现静电激励、检测与控制。
6.根据权利要求1至5任一条所述基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺,其特征在于:所述一体式圆柱壳体石英谐振子(100)与电极底盘(200)的固定方式是铟焊、锡焊、胶粘或螺钉固定。
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