基于一体式圆柱壳体石英谐振子和压电薄膜的振动陀螺

摘要

本发明涉及振动陀螺领域，尤其涉及一种基于一体式圆柱壳体石英谐振子和压电薄膜驱动检测的振动陀螺。本发明由一体式圆柱壳体石英谐振子和压电薄膜组成，所述一体式圆柱壳体石英谐振子由高纯度石英材料一体化加工而成，包括谐振环、导振环、底盘、固定柱，四者共轴放置，从下而上依次为谐振环、导振环和底盘，固定柱位于底盘靠近导振环一侧的中心。本发明的基于一体式圆柱壳体石英谐振子和压电薄膜驱动检测的圆柱壳体振动陀螺具有精度高、加工成本低、灵敏度高、漂移误差小、功耗低等显著优点。

主权项

一种基于一体式圆柱壳体石英谐振子和压电薄膜的振动陀螺，由一体式圆柱壳体石英谐振子和压电薄膜组成，其特征在于：所述一体式圆柱壳体石英谐振子由高纯度石英材料一体化加工而成，包括谐振环(1)、导振环(2)、底盘(3)、固定柱(4)，四者共轴放置，从下而上依次为谐振环(1)、导振环(2)和底盘(3)，固定柱(4)位于底盘(3)靠近导振环(2)一侧的中心；所述谐振环(1)和导振环(2)均为空心圆柱壳体，谐振环(1)的外径为R₁，内径为r₁，高度为H₁，导振环(2)的外径为R₂，内径为r₂，高度为H₂，满足R₁>R₂，r₁＝r₂，H₁>H₂；所述固定柱(4)为中心开孔的圆柱体，高度为H₃，外径为R₃，内径为r₃，在固定柱(4)外壁采用铟封或胶粘的方式使谐振子整体固定于外部基座上；所述底盘(3)为厚度为H₄的圆盘，外径R₄，内径为r₄，其中R₄＝R₂，r₄＝r₃，底盘(3)厚度H₄通常采用有限元软件通过仿真确定，一般来说，H₄越小，底盘对振动就越敏感，圆柱壳体振动陀螺的检测灵敏度就越高；距离底盘(3)中心半径为R₅的圆周处，以圆周所在位置为圆心均匀开有2N个半径为r的底盘孔(5)，满足(R₃+r/2)<R₅<(R₄‑r/2)，1≤N≤8；所述压电薄膜(6)为镀制于底盘(3)上的2N条长度为L，宽度为W，厚度为H的长方体薄膜，位于2N个底盘孔(5)之间，长度方向沿径向排列，满足L<(r₁‑R₃)，宽度W和厚度H按振动陀螺所需检测灵敏度择优选取，将所述2N条压电薄膜分为两组，一组为驱动电极，用于激励圆柱壳体谐振子振动于n＝2本征模态，另一组为检测电极，用于检测由输入角速度导致的45°方向的n＝2正交模态。