[发明专利]一种基于PCB平面电极的半球谐振陀螺仪及其加工组装方法

说明书

本发明公开一种基于PCB平面电极的半球谐振陀螺仪及其加工组装方法，陀螺仪包括外筒、盖帽和主体结构，盖帽设在外筒顶端，主体结构设在外筒内；主体结构包括半球壳谐振子、PCB平面电极板、扇形电极、电极引线、谐振器固定座和固定托盘；半球壳谐振子、谐振器固定座和固定托盘自上而下顺序组装，固定托盘为环状，谐振器固定座顶面中心设有圆槽，PCB平面电极板设在圆槽内，PCB平面电极板顶面设有扇形电极，底面设有电极引线，谐振器固定座对应电极引线位置设有第一电极孔，外筒底面设有与第一电极孔对应的第二电极孔；电极引线穿过第一电极孔、固定托盘和第二电极孔伸出外筒底面。本发明结构简单，装配容易，加工难度低，电路兼容性好。

技术领域

本发明涉及微机电和惯性导航领域，具体涉及一种基于PCB平面电极的半球谐振陀螺仪及其加工组装方法。

背景技术

半球谐振陀螺仪是一种利用半球壳唇缘的径向振动驻波进动效应来感测基座旋转的一种哥式振动陀螺，它在结构上不存在高速转子和活动支承，具备较宽的信号频带，良好的稳定性，启动迅速，以及出色的抗辐射等特点，在短时间断电的情况下仍可以持续正常工作，具有较小的漂移噪声，同时还具备质量小，低功耗，分辨力高、寿命长等特点，是接连惯性导航系统中的关键部件，拥有十分广阔的发展前景。

在英国，半球谐振陀螺仪的研发始于1984年，英国宇航系统与设备有限公司专注于研发圆柱壳式谐振陀螺，已有转向HRG研究的趋势。法国已研发了直径20mm的半球谐振陀螺仪，日本早在1986年就出现发表有关半球谐振陀螺仪的文章。

目前美国已经将HRG成功的应用在空间飞行器导航、战术导弹导航、通讯卫星姿控系统、精确指向及深空探测任务中，达到了100％的成功率。

发明内容

发明目的：为克服现有技术不足，本发明旨于提供一种基于PCB平面电极的半球谐振陀螺仪及其加工组装方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于PCB平面电极的半球谐振陀螺仪，其特征在于：包括外筒、盖帽和主体结构，所述盖帽设在外筒顶端，外筒为无顶筒状结构，主体结构设在外筒内；主体结构包括半球壳谐振子、PCB平面电极板、扇形电极、电极引线、谐振器固定座和固定托盘；半球壳谐振子、谐振器固定座和固定托盘自上而下顺序组装在一起，固定托盘为环状结构，谐振器固定座顶面中心部设有圆槽，PCB平面电极板设在圆槽内，PCB平面电极板顶面沿圆周均匀设有16个扇形电极，PCB平面电极板底面对应每个扇形电极位置均设有与扇形电极相接的电极引线，谐振器固定座对应电极引线位置均匀设有16个第一电极孔，外筒底面设有与第一电极孔位置对应的16个第二电极孔；16个电极引线分别对应穿过第一电极孔、固定托盘中间通孔和第二电极孔伸出外筒底面；电极引线与第二电极孔之间的间隙设有绝缘子；PCB平面电极板中心部设有3个定位孔，谐振器固定座和外筒底面对应3个定位孔位置均设有相互匹配的定位孔。

工作原理：本发明通过将主体结构放置在盖帽和外筒围成的墙体内部，主体结构又按照半球壳谐振子，平面PCB电极板，谐振器固定座，底面固定托盘自上而下组装在一起；其中平面电极板利用PCB工艺在PCB板上均匀的印刷出16个等分的扇形电极，电极下面焊接电极引线穿过谐振器固定座上的第一电极孔，并穿过外筒的第二电极孔完成配件的对准。

优选，所述半球壳谐振子上端与盖帽通过钎焊技术固定，谐振子下端穿过谐振器固定座中间通孔并焊接固定。

所述盖帽顶端设有两个与外筒内部相通的抽真空孔，能抽出腔体内空气从而完成抽真空工艺。

优选，所述半球壳谐振子外层镀金，球壳外直径为20mm，球壳厚度为1mm，半球壳谐振子弧面外侧中心部设有与盖帽相接的第一柱体，半球壳谐振子弧面内侧中心部设有第二柱体，第二柱体顶端与半球壳谐振子内弧面中心点相接，底端伸出半球壳谐振子底面，伸出部长度为1mm，第二体底端设有第三柱体，第二柱体半径为1.65mm,第三柱体半径为1.5mm。