本發(fā)明屬于慣性傳感器，具體涉及一種對稱四質(zhì)量陀螺。

背景技術(shù)：

1、慣性傳感器包含加速度計、陀螺儀以及它們的單、雙、三軸組合，其中加速度計用于檢測物體在載體坐標系統(tǒng)獨立三軸的加速度信號，陀螺儀用于檢測載體相對于導(dǎo)航坐標系的角速度信號，測量出物體在三維空間中的角速度和加速度，可以準確的表征出物體的姿態(tài)，在導(dǎo)航中有著很重要的應(yīng)用價值。

2、現(xiàn)有的四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)中，不同質(zhì)量塊之間的耦合方式一般為彈性梁連接，使得質(zhì)量塊之間的運動進行聯(lián)動，而不同質(zhì)量塊之間的這種耦合方式，使得同向干擾模態(tài)出現(xiàn)在反向工作模態(tài)前，同向干擾模態(tài)的存在不利于提高陀螺的環(huán)境適應(yīng)性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種對稱四質(zhì)量陀螺，至少可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的部分缺陷。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種對稱四質(zhì)量陀螺，包括基底、多個耦合機構(gòu)、多個反向連桿機構(gòu)以及四個結(jié)構(gòu)相同的子結(jié)構(gòu)，四個所述子結(jié)構(gòu)兩兩對稱布置，相鄰兩個所述子結(jié)構(gòu)之間通過耦合機構(gòu)和反向連桿機構(gòu)連接；

4、所述子結(jié)構(gòu)包括敏感質(zhì)量塊和多個電容組件，多個所述電容組件對稱分布于所述敏感質(zhì)量塊的驅(qū)動方向和檢測方向，且多個所述電容組件均通過內(nèi)部解耦機構(gòu)與所述敏感質(zhì)量塊連接。

5、進一步的，多個所述電容組件上遠離所述敏感質(zhì)量塊一側(cè)均通過第一振動彈性件錨固于基底上，多個所述電容組件上靠近所述敏感質(zhì)量塊一側(cè)均通過第二振動彈性件錨固于基底上。

6、進一步的，同側(cè)相鄰的所述第一振動彈性件錨固于同一個錨點，同側(cè)相鄰的所述第二振動彈性件錨固于同一個錨點。

7、進一步的，所述內(nèi)部解耦機構(gòu)包括振動解耦直梁和連接梁，所述振動解耦直梁位于所述敏感質(zhì)量塊與所述電容組件之間，且所述振動解耦直梁的兩端連接于電容組件上，所述連接梁一端與所述振動解耦直梁連接，另一端與相對布置的另一所述連接梁連接，所述連接梁的兩側(cè)與所述敏感質(zhì)量塊相連。

8、進一步的，所述電容組件包括框體以及設(shè)置于框體內(nèi)的至少一組動梳齒和至少一組定梳齒；所述動梳齒和所述定梳齒一一對應(yīng)，所述定梳齒錨固于基底上，所述動梳齒連接于所述框體上，所述框體通過內(nèi)部解耦機構(gòu)與所述敏感質(zhì)量塊連接。

9、進一步的，所述敏感質(zhì)量塊為正四邊形結(jié)構(gòu)，且其四邊上對稱設(shè)有用于容納所述內(nèi)部解耦機構(gòu)的凹槽。

10、進一步的，所述耦合機構(gòu)包括耦合直梁和多個耦合斜梁，多個所述耦合斜梁的一端連接在所述耦合直梁上，另一端與所述子結(jié)構(gòu)相連。

11、進一步的，所述耦合斜梁遠離所述耦合直梁的一端通過象限塊連接于所述電容組件上。

12、進一步的，所述反向連桿機構(gòu)的兩端通過連桿連接彈簧與相應(yīng)的所述子結(jié)構(gòu)連接。

13、進一步的，上述對稱四質(zhì)量陀螺沿驅(qū)動方向振動時，四個所述子結(jié)構(gòu)均沿驅(qū)動方向振動且相鄰兩個所述子結(jié)構(gòu)振動方向相反；上述對稱四質(zhì)量陀螺沿檢測方向振動時，四個所述子結(jié)構(gòu)均沿檢測方向振動且相鄰兩個所述子結(jié)構(gòu)振動方向相反。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

15、(1)本發(fā)明提供的對稱四質(zhì)量陀螺通過將相鄰兩個子結(jié)構(gòu)采用耦合機構(gòu)和反向連桿機構(gòu)連接的設(shè)計，使得在驅(qū)動方向上，驅(qū)動干擾模態(tài)遠離工作模態(tài)，提高了陀螺的環(huán)境適應(yīng)性；同時在檢測方向上，檢測工作在反向模態(tài)，避免了檢測同向模態(tài)的干擾，同時差分工作的模式也消除了共模誤差信號，提高了陀螺的性能。

16、(2)本發(fā)明提供的對稱四質(zhì)量陀螺在驅(qū)動方向振動時，通過檢測方向上內(nèi)部解耦機構(gòu)的振動，實現(xiàn)敏感質(zhì)量塊與檢測電容之間的振動隔離，在檢測方向振動時，通過驅(qū)動方向上內(nèi)部解耦機構(gòu)的振動，實現(xiàn)敏感質(zhì)量與驅(qū)動電容之間的振動隔離，提高了該對稱四質(zhì)量陀螺的檢測精度。

17、(3)本發(fā)明提供的對稱四質(zhì)量陀螺采用正四邊形的結(jié)構(gòu)形式，具有更高的模態(tài)匹配度，能夠提升陀螺結(jié)構(gòu)的信噪比，進一步提升陀螺的性能。

18、(4)本發(fā)明提供的這種對稱四質(zhì)量陀螺采用多組梳齒布置，使其振動時形成的差分電容加倍，增大了電容檢測信號，提升了電容信號檢測靈敏度。

19、以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

技術(shù)特征：

1.一種對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：包括基底、多個耦合機構(gòu)、多個反向連桿機構(gòu)以及四個結(jié)構(gòu)相同的子結(jié)構(gòu)，四個所述子結(jié)構(gòu)兩兩對稱布置，相鄰兩個所述子結(jié)構(gòu)之間通過耦合機構(gòu)和反向連桿機構(gòu)連接；

2.如權(quán)利要求1所述的對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：多個所述電容組件上遠離所述敏感質(zhì)量塊一側(cè)均通過第一振動彈性件錨固于基底上，多個所述電容組件上靠近所述敏感質(zhì)量塊一側(cè)均通過第二振動彈性件錨固于基底上。

3.如權(quán)利要求2所述的對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：同側(cè)相鄰的所述第一振動彈性件錨固于同一個錨點，同側(cè)相鄰的所述第二振動彈性件錨固于同一個錨點。

4.如權(quán)利要求1所述的對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：所述內(nèi)部解耦機構(gòu)包括振動解耦直梁和連接梁，所述振動解耦直梁位于所述敏感質(zhì)量塊與所述電容組件之間，且所述振動解耦直梁的兩端連接于電容組件上，所述連接梁一端與所述振動解耦直梁連接，另一端與相對布置的另一所述連接梁連接，所述連接梁的兩側(cè)與所述敏感質(zhì)量塊相連。

5.如權(quán)利要求1所述的對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：所述電容組件包括框體以及設(shè)置于框體內(nèi)的至少一組動梳齒和至少一組定梳齒；所述動梳齒和所述定梳齒一一對應(yīng)，所述定梳齒錨固于基底上，所述動梳齒連接于所述框體上，所述框體通過內(nèi)部解耦機構(gòu)與所述敏感質(zhì)量塊連接。

6.如權(quán)利要求1所述的對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：所述敏感質(zhì)量塊為正四邊形結(jié)構(gòu)，且其四邊上對稱設(shè)有用于容納所述內(nèi)部解耦機構(gòu)的凹槽。

7.如權(quán)利要求1所述的對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：所述耦合機構(gòu)包括耦合直梁和多個耦合斜梁，多個所述耦合斜梁的一端連接在所述耦合直梁上，另一端與所述子結(jié)構(gòu)相連。

8.如權(quán)利要求7所述的對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：所述耦合斜梁遠離所述耦合直梁的一端通過象限塊連接于所述電容組件上。

9.如權(quán)利要求1所述的對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：所述反向連桿機構(gòu)的兩端通過連桿連接彈簧與相應(yīng)的所述子結(jié)構(gòu)連接。

10.如權(quán)利要求1所述的對稱四質(zhì)量陀螺，其特征在于：該對稱四質(zhì)量陀螺沿驅(qū)動方向振動時，四個所述子結(jié)構(gòu)均沿驅(qū)動方向振動且相鄰兩個所述子結(jié)構(gòu)振動方向相反；該對稱四質(zhì)量陀螺沿檢測方向振動時，四個所述子結(jié)構(gòu)均沿檢測方向振動且相鄰兩個所述子結(jié)構(gòu)振動方向相反。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種對稱四質(zhì)量陀螺，包括基底、多個耦合機構(gòu)、多個反向連桿機構(gòu)以及四個結(jié)構(gòu)相同的子結(jié)構(gòu)，四個所述子結(jié)構(gòu)兩兩對稱布置，相鄰兩個所述子結(jié)構(gòu)之間通過耦合機構(gòu)和反向連桿機構(gòu)連接；所述子結(jié)構(gòu)包括敏感質(zhì)量塊和多個電容組件，多個所述電容組件對稱分布于所述敏感質(zhì)量塊的驅(qū)動方向和檢測方向，且多個所述電容組件均通過內(nèi)部解耦機構(gòu)與所述敏感質(zhì)量塊連接。該發(fā)明通過將相鄰兩個子結(jié)構(gòu)采用耦合機構(gòu)和反向連桿機構(gòu)連接的設(shè)計，使得驅(qū)動干擾模態(tài)遠離工作模態(tài)，提高了陀螺的環(huán)境適應(yīng)性；同時使得檢測工作在反向模態(tài)，避免了檢測同向模態(tài)的干擾，同時差分工作的模式也消除了共模誤差信號，提高了陀螺的性能。

技術(shù)研發(fā)人員：黃晟,魏曉莉,周宇,蔡光艷,羅戴鐘,丁錚,吳國璋,蔡喜元,劉玉,金振陽
受保護的技術(shù)使用者：武漢衡慣科技發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9