[实用新型]半球谐振陀螺读出基座结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半球谐振陀螺敏感表头部件，具体指敏感表头读出基座的结构设计，用于提高半球谐振陀螺读出基座的可靠性，属于半球谐振陀螺技术领域。

背景技术

半球谐振陀螺与传统陀螺相比有很多优点，特别是具有结构简单、无磨损部件和无运动部件等独特优势，近年来已经受到国内外惯性领域的高度重视，是未来最具有发展前景的陀螺仪之一。

半球谐振陀螺敏感表头由激励罩1、读出基座3和谐振子5三部件精密装配而成，激励罩1内设有激励电极2，如图1所示，谐振子5内表面与读出基座3外表面八个读出电极4形成小的电容。在静电力驱动谐振子产生振动的同时，通过读出电极4和谐振子5电容之间的变化，检测谐振子的振动位移，提取谐振子的幅度、相位、频率等控制信号。读出基座3设计的结构、与谐振子5之间的电容变化直接关联到谐振子的幅度、相位等控制信号的提取，影响整个敏感表头的性能和可靠性。

半球谐振陀螺读出基座球面通过分隔槽分隔成八部分，每部分镀上金属膜层，形成八个独立的电极，然后通过激光刻蚀技术在金属膜层上进行电极分割，其分割图形为圆形，称为读出电极，与谐振子内球面形成电容，圆形外部的金属膜层作为电极屏蔽形成屏蔽电极。现有读出基座结构及工艺处理方法存在以下缺点：

1、各个读出电极中间的分割槽导致机械加工工艺繁琐，各棱边由于加工、运输、装配等原因造成微小颗粒多余物的产生。

2、读出基座的分割槽在镀膜时，需要通过夹具的设计保证没有膜层或者少量的膜层涂覆在分割槽内，以保证八个电极相互绝缘，因此分割槽需要遮挡和屏蔽，造成镀膜夹具设计复杂；同时夹具装配过程中容易产生微裂纹和崩边现象，或者由于装配间隙过大，在镀膜时影响读出基座表面金属层的涂覆。

3、读出电极的圆形结构受限，有效面积较小，影响半球谐振陀螺的增益稳定性。

4、读出基座的机械加工、镀膜等工艺增加了额外的难度，影响该器件的成品率，同时降低了加工效率。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种半球谐振陀螺读出基座结构，本实用新型操作简单，缩短加工工序和镀膜工序时间，减小多余物的产生，大大提高读出基座生产效率和成功率，能够提高半球谐振陀螺的性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种可靠性提高的半球谐振陀螺读出基座结构，包括球形壳体，所述球形壳体在圆周上连接为一体并形成平滑的表面，在球形壳体表面上镀有金属膜层，在金属膜层上等距离刻蚀有八条分隔线，以将金属膜层在径向上分隔为八个彼此绝缘的区域，在每个区域的金属膜层上刻蚀有读出电极，每个区域读出电极外的金属膜层形成屏蔽电极。

所述读出电极形状为梯形或者扇环形状，且梯形的腰尽可能向外部延伸。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、取消分割槽，保持完整的球形壳体，简化加工工艺，减小多余物的产生源，提高读出基座的可靠性。

2、由于球形壳体表面整体镀膜，故镀膜夹具设计简单，夹具装配和镀膜过程中不会产生裂纹和崩边的现象，提高了读出基座的稳定性。

3、能够减小镀膜夹具和读出基座的装配工艺误差，装配间隙得到有效控制，读出基座表面涂覆金属层的均匀性、批次性和一致性保持良好。

4、取消分割槽，有利于增大屏蔽电极的表面积，其读出电极的有效面积也相应增大，提高了陀螺的增益稳定性。

5、减小读出基座的机械加工、镀膜工艺的难度，提高器件的加工效率和成品率。

总之，本实用新型满足半球谐振陀螺仪对读出基座所要求的各项性能参数，提高陀螺的可靠性，降低了读出基座的生产成本，操作简单方便，缩短读出基座生产的时间。

附图说明

图1-半球谐振陀螺敏感表头结构示意图。

图2-本实用新型读出基座电极优化结构图。

具体实施方式

本实用新型优化半球谐振陀螺的读出基座结构，减少加工步骤，简化镀膜工艺，将读出基座八个屏蔽电极之间的分割槽取消，将其球面壳体做成一体化状态。针对新结构读出基座，简化镀膜夹具和镀膜工艺，镀膜夹具设计成整体性和一致性，减少镀膜工艺时间。在具体激光刻蚀工艺过程中，改变读出电极的图形，由原来的圆形改变为梯形或者扇环形图形，增大有效面积。同时屏蔽电极的绝缘采用激光刻蚀技术将其物理隔离，防止相互的耦合和干扰，其优化结构如图2所示。