[发明专利]一种中空微型惯性测量装置

说明书

本发明公开了一种中空微型惯性测量装置，包括壳体，扇形压盖，紧固螺钉，内部印制板，MEMS传感器，定位工装。该装置内部包括平行印制板和垂直印制板，各印制板之间由接插件连接，不存在装配后焊线问题，印制板的三个轴向分别焊接两组陀螺仪和加速度计，每个轴向的两组传感器测量值进行差分运算，进而优化测量值，提高姿态解算精度。本发明所公开的这种惯性测量装置具有结构简单、内部空间紧凑、装配工艺简化、测量精度高、抗冲击能力强的优点，特别适用于小型化和高过载场合。

技术领域

本发明涉及一种中空微型惯性测量组合，特别是一种小型化，便于安装且适用于弹载条件下的微型惯性测量装置。

背景技术

随着MEMS技术的发展和进步，当前对小型化和多场合应用的惯性测量装置的需求越来越大，MEMS器件有着不可替代的优势。采用MEMS器件组成的惯性测量装置具有体积小、成本低、装配工艺优良等特点，大大提升了惯性测量性能。由于惯性测量装置多用于飞机、炸弹、导弹、舰船等环境恶劣的场合，MEMS器件内部为机械结构，对外部振动环境敏感，在工作过程中会导致很大的误差，从而影响整个惯性测量装置的精度，因此，有必要在每个轴向上冗余放置多个相同传感器，将多个相同传感器所采集的信号进行差分运算，进而提高每个轴向的测量精度。另外，考虑飞行器内部的射流通道，将惯性测量装置设计成中空结构也是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，克服传统飞行器上惯性测量装置的不足之处，提出一种中空惯性测量装置，内部各轴向传感器均采用冗余安装且进行差分组合运算，提高每个轴向信号的测量精度，为弹体的高精度姿态解算提供硬件基础和结构基础。

本发明的技术解决方案为：一种中空微型惯性测量装置，外部包括壳体，扇形压盖，紧固螺钉；内部包括X轴正向陀螺仪，X轴负向陀螺仪，Y轴正向陀螺仪，Y轴负向陀螺仪，Z轴正向陀螺仪，Z轴负向陀螺仪，三轴加速度传感器1，三轴加速度传感器2，三轴磁强计，接插件，定位工装，底层印制板，X轴向陀螺仪印制板，Y轴向陀螺仪印制板，Z轴向陀螺仪印制板，加速度传感器印制板。其中X轴正向陀螺仪和X轴负向陀螺仪分别焊接在X轴向陀螺仪印制板上，Y轴正向陀螺仪和Y轴负向陀螺仪分别焊接在Y轴向陀螺仪印制板上，X轴向陀螺仪印制板与Y轴向陀螺仪印制板为T型印制板，相互垂直装配，且通过焊接和胶粘的方式分别垂直固定在顶层X轴向扇形印制板和顶层Y轴向扇形印制板上，Z轴正向陀螺仪和Z轴负向陀螺仪分别焊接在Z轴向陀螺仪印制板上(第三层印制板)，且与X轴向陀螺仪和Y轴向陀螺仪轴向俩俩正交，三轴加速度传感器1和三轴加速度传感器2焊接在第二层印制板上，三轴磁强计焊接在底层印制板上，上下层的印制板通过接插件实现导通连接，最终与底层印制板相连接，每层印制板通过自身的定位孔和定位工装固定在底层印制板上。各模块装配完成后，需对该惯性测量装置进行标定和误差补偿实验，最后对装置内部进行密封和灌胶处理。

进一步的，所述壳体为中空圆柱形，每间隔90度开有4毫米厚的舵翼凹槽，舵翼凹槽长度为装置整体高度的三分之二，保证舵翼有充足的折叠空间。

进一步的，所述内部印制板每个轴向有两个陀螺仪，每个轴向的两个陀螺仪轴向相反，所测量得到的角速度信息需进行差分运算，然后再进行姿态解算。

进一步的，所述X轴向陀螺仪印制板与Y轴向陀螺仪印制板为T型印制板，相互垂直装配，且通过焊接和胶粘的方式垂直固定在顶层扇形印制板上。

进一步的，所述内部印制板有四层平行印制板，且四层印制板均通过接插件实现导通连接，不存在装配后焊线问题，且最终与底层印制板实现导通与固定。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的外部结构设计与弹体的舵翼结构相结合，使得舵翼能很好的嵌入到该装置，对整个弹体的加工和气动布局都起到了积极的效果。

(2)本发明装置内部陀螺仪和加速度传感器均采用差分组合模式，大大提高了每个轴向的测量精度，同时为弹体的高精度姿态解算提供了硬件基础。