[发明专利]一种环形电阻式MEMS液体角度陀螺仪

说明书

技术领域

本发明属于陀螺仪传感器技术领域，具体涉及一种环形电阻式MEMS液体角度陀螺仪。

背景技术

目前，陀螺仪传感器在惯性导航中的应用十分广泛，它的发展对一个国家的工业，国防军以及科技起到十分重要的战略意义。陀螺仪传感器利用科里奥利力的原理来得到待测物体的加速度，角速度等物理量。当待测物理量为角度时就需要加入配套电路来对采集到的角速度进行积分，从而增加了传感器制造的难度，导致成本过高。传统的陀螺仪传感器是指机械式的陀螺仪。多采用机械加工来实现转子，内、外框架，以及附件等的制造。这种加工手段往往难以得到结构复杂，精度较高的传感器。采用振动机械结构作为敏感元件的陀螺仪传感器，存在的最大缺点就是机构复杂，振子的振动频率受环境的过载和冲击影响过大，不适用于较大冲击环境。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种环形电阻式MEMS液体角度陀螺仪，通过水银液滴在不同倾角下的位置变化，来导通不同长度的环形电阻得到变化的电阻信号，实现对角度的测量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种环形电阻式MEMS液体角度陀螺仪，包括通过UV胶黏剂封装的上基板1和下基板3，上基板1的下表面有环形的沟槽通道2，沟槽通道2的内壁设有疏水层7；下基板3的上表面包括两条平行的环形电阻4，环形电阻4末端连接有金属引线板6；环形沟槽2内设有水银液滴5；

封装过程中，控制环形电阻4处于上基板1沟槽通道2的内部且处于沟槽通道2的中间位置。

所述的上基板1采用单晶硅材料，采用MEMS工艺制作沟槽通道2和疏水层7。

所述的下基板3采用玻璃材料，采用MEMS工艺制作环形电阻4和金属引线板6，环形电阻4采用合金材料；金属引线板6设置在环形电阻4的末端，采用金材料。

所述的上基板1略小于下基板3，封装过程中控制下基板3上的金属引线板6不被上基板1覆盖。

所述的水银液滴5的直径与沟槽通道2的宽度相同。

本发明的有益效果为：

采用双层板结构，敏感元件水银液滴5在上基板1上的沟槽通道2流动导通两条平行的环形电阻4，当有角度变化时，水银液滴5的位置发生改变，导通的环形电阻4的长度发生改变，导致金属引线板6处测量的输出电阻的阻值信号发生改变，从而得到该位置所对应的角度；水银液滴5在受到较大冲击后会迅速的从分散状态聚拢，使得该传感器敏感元件较传统陀螺仪传感器在抗冲击的能力得到了极大的提升；环形电阻阻值变化成线性，输出连续变化的角度，实现姿态角的连续测量；工艺结合MEMS，使传感器具有结构简单，体积下，功耗小等一些系列特点，在惯性导航，航天器姿态，导弹发射等有广阔前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为上基板1的下表面示意图。

图3为下基板3的上表面示意图。

图4为水银液滴5在环形沟槽2内静止示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步的详细介绍。

参照图1、图2、图3和图4，一种环形电阻式MEMS液体角度陀螺仪，包括通过UV胶黏剂封装的上基板1和下基板3，上基板1的下表面有环形的沟槽通道2，沟槽通道2的内壁设有疏水层7；下基板3的上表面包括两条平行的环形电阻4，环形电阻4末端连接有金属引线板6；环形沟槽2内设有水银液滴5，利用水银液滴5作为敏感元件，水银液滴5静止在初始位置，导通两条环形电阻4，当角度发生变化时，水银液滴5在重力作用下绕沟槽通道2做圆周运动，水银液滴5重新静止时得到了待测角度的位置，导通的平行电阻4长度发生改变，引起电阻阻值的改变，通过电阻阻值的变化进而得到水银液滴5滚动的角度。