一種抗沖擊角速陀螺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種角速陀螺。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)際上較先進(jìn)的陀螺為光纖陀螺和MEMS陀螺。
[0003]1.光纖陀螺
[0004]光纖陀螺是基于薩格納克(Sagnac)效應(yīng)，在同一閉合光路中從同一光源發(fā)出的兩束特征相等的光，以相反的方向進(jìn)行傳播，最后匯合到同一探測(cè)點(diǎn)。光纖陀螺具有以下特點(diǎn):①零部件少，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件，不存在磨損問(wèn)題，具有較長(zhǎng)的使用壽命;②易于采用集成光路技術(shù)，信號(hào)穩(wěn)定，且可直接用數(shù)字輸出，并與計(jì)算機(jī)接口聯(lián)接。但是，光纖陀螺在技術(shù)上仍存在以下缺陷:①抗振動(dòng)差，光纖陀螺的抗沖擊能力一般在10g左右，振動(dòng)及沖擊會(huì)對(duì)其測(cè)量精度產(chǎn)生影響，從而限制了應(yīng)用的廣泛性;②溫度瞬態(tài)的影響，實(shí)驗(yàn)證明，光纖陀螺的相位誤差及旋轉(zhuǎn)速率測(cè)量值的漂移與溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)成正比，這是十分有害的，特別是在預(yù)熱期間。③制作工藝非常復(fù)雜，生產(chǎn)成品率較低，使得生產(chǎn)成本很高，產(chǎn)品價(jià)格非常昂貴；以上缺陷，影響了光纖陀螺在國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域的普及應(yīng)用。
[0005]2.MEMS角速率陀螺儀
[0006]MEMS陀螺儀是利用cor1l is定理，將旋轉(zhuǎn)物體的角速度轉(zhuǎn)換成與角速度成正比的直流電壓信號(hào)，其核心部件通過(guò)摻雜技術(shù)、光刻技術(shù)、腐蝕技術(shù)、LIGA技術(shù)、封裝技術(shù)等，形成批量生產(chǎn)IEMS角速率陀螺儀具有以下特點(diǎn):①零漂小、噪聲低、工作溫度范圍寬;②可靠性好，工作壽命超過(guò)10萬(wàn)小時(shí)，能承受100g的沖擊;③測(cè)量范圍大，目前MEMS陀螺儀測(cè)量范圍可擴(kuò)展到7000°/s;④體積小、重量輕。⑤成本低，可批量生產(chǎn)。但是，在某些高沖擊振動(dòng)環(huán)境下，現(xiàn)有的MEMS角速陀螺儀仍不能滿(mǎn)足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種抗沖擊性能極好，適于在高沖擊振動(dòng)環(huán)境下使用的抗沖擊角速陀螺。
[0008]本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺，包括:陀螺殼體，PCA板，于PCA板的表面布置有陀螺元件;所述陀螺元件由環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘接劑完全灌封以與PCA板固為一體，形成了 PCA模塊;所述PCA模塊嵌置于所述陀螺殼體內(nèi)，且所述PCA模塊在陀螺殼體內(nèi)由硅膠完全灌封。
[0009]本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺，其中所述PCA板的上下兩側(cè)均布置有陀螺元件，兩側(cè)的陀螺元件分別由環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘接劑進(jìn)行灌封。
[0010]本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺，其中所述陀螺殼體包括下殼和上蓋，其中所述下殼頂端為敞口；所述上蓋蓋合在所述下殼的敞口處。
[0011]本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺，其中所述下殼和上蓋通過(guò)螺釘固定為一體。
[0012]本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺，其中所述下殼內(nèi)腔設(shè)置有凸緣，所述PCA板的底端與所述凸緣的頂端貼合。
[0013]本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于:①將所述陀螺元件由環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘接劑進(jìn)行了完全灌封，經(jīng)灌封后，陀螺元件與PCA板固為一體，避免了在高沖擊波下元件從PCA板脫落的可能性。②所述PCA模塊在陀螺殼體內(nèi)由硅膠完全灌封，經(jīng)灌封后PCA模塊與陀螺殼體固為一體，避免了 PCA模塊與陀螺殼體內(nèi)壁的撞擊，同時(shí)由于硅膠凝固后具有一定的彈性，能夠吸收大量沖擊波能量，從而使陀螺元件接收的沖擊波能量降到極低?？傊?，本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺與現(xiàn)有技術(shù)相比大幅提高了角速陀螺的抗沖擊性能，為制造出適于在高沖擊振動(dòng)環(huán)境下使用的抗沖擊角速陀螺提供了可能性。
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺作進(jìn)一步地說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺的立體圖；
[0016]圖2為本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺在沒(méi)有任何灌封情況下的半剖視圖；
[0017]圖3為兩側(cè)均安裝有陀螺元件的PCA板；
[0018]圖4為本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺包含的PCA模塊；
[0019]圖5為本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺中PCA模塊嵌置于下殼時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺中PCA模塊嵌置于陀螺殼體時(shí)的半剖視圖；
[0021 ]圖7為本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺成品的半剖視圖；
[0022]圖8為本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺的輸出電壓與角速率之間的曲線(xiàn)關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1?7所示，本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺，包括:陀螺殼體，PCA板31，于PCA板31的表面布置有陀螺元件32。陀螺元件32由環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘接劑34完全灌封以與PCA板31固為一體，形成PCA模塊3;當(dāng)陀螺元件32全部布置于PCA板31的單側(cè)時(shí)，則只需要對(duì)PCA板31單側(cè)的陀螺元件進(jìn)行灌封；當(dāng)陀螺元件32布置于PCA板31的兩側(cè)時(shí)，則需要對(duì)PCA板31兩側(cè)的陀螺元件32分別灌封。PCA模塊3嵌置于陀螺殼體內(nèi)，且PCA模塊3在陀螺殼體內(nèi)由硅膠4完全灌封。
[0024]為了方便對(duì)PCA模塊3在陀螺殼體內(nèi)進(jìn)行完全灌封，本發(fā)明采用的陀螺殼體包括下殼I和上蓋2;其中下殼I內(nèi)腔設(shè)置有凸緣11，PCA模塊3的底端需與凸緣11的頂端貼合，設(shè)置凸緣11的目的在于方便PCA模塊3在下殼內(nèi)腔的定位，避免PCA模塊3發(fā)生傾斜。當(dāng)將PCA模塊3在下殼I內(nèi)進(jìn)行完全灌封后，便將上蓋2蓋合在下殼I的敞口處，并使用螺釘將上蓋2與下殼I栓為一體。
[0025]本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于:①將所述陀螺元件由環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘接劑進(jìn)行了完全灌封，經(jīng)灌封后，陀螺元件與PCA板固為一體，避免了在高沖擊波下元件從PCA板脫落的可能性。②所述PCA模塊在陀螺殼體內(nèi)由硅膠完全灌封，經(jīng)灌封后PCA模塊與陀螺殼體固為一體，避免了 PCA模塊與陀螺殼體內(nèi)壁的撞擊，同時(shí)由于硅膠凝固后具有一定的彈性，能夠吸收大量沖擊波能量，從而使陀螺元件接收的沖擊波能量降到幾乎為零。總之，本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺與現(xiàn)有技術(shù)相比大幅提高了角速陀螺的抗沖擊性能，為制造出適于在高沖擊振動(dòng)環(huán)境下使用的角速陀螺提供了可能性。
[0026]本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺的灌封工藝包括:PCA模塊灌封階段和陀螺殼體灌封階段，該兩個(gè)均需在25±5°C的溫度、30?75%的相對(duì)濕度下進(jìn)行?，F(xiàn)對(duì)上述兩個(gè)階段作詳細(xì)說(shuō)明。
[0027](I )PCA模塊灌封階段包括如下步驟:
[0028]制作灌封框；用條狀硬紙沿著PCA板表面的所有陀螺元件圍好，形成灌封框，灌封框的高度與陀螺元件的最高高度一致；
[0029]注入環(huán)氧樹(shù)脂膠;對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂膠進(jìn)行持續(xù)四小時(shí)的60°C恒溫加熱，然后將環(huán)氧樹(shù)脂膠緩緩注入灌封框內(nèi)，直至環(huán)氧樹(shù)脂膠均勻覆蓋所有陀螺元件的表面，然后抹平膠面;此時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂膠應(yīng)剛好覆蓋陀螺元件，不應(yīng)超過(guò)最高陀螺元件0.2mm，否則會(huì)嚴(yán)重影響陀螺的性能。
[0030]固化;將灌封后的PCA板水平放置，在室溫下放置24小時(shí)，即可得到PCA模塊；
[0031 ] (2)陀螺殼體灌封階段包括如下步驟:
[0032]注入硅膠；向陀螺殼體內(nèi)注入硅膠，直至注入的硅膠與下殼的凸緣齊平；
[0033]嵌置PCA模塊;將PCA模塊嵌置于下殼內(nèi)，使PCA板的下端邊緣與凸緣的上表面貼合;需要指出的是在陀螺殼體灌封階段實(shí)施的嵌置PCA模塊步驟之前，需要對(duì)PCA模塊的零偏置電壓值進(jìn)行檢驗(yàn)，零偏置電壓值合格方可進(jìn)行嵌置PCA模塊步驟。
[0034]注入硅膠；向嵌入PCA模塊后的陀螺殼體繼續(xù)注入硅膠，直至注入的硅膠將陀螺殼體空腔完全填充；
[0035]安裝上蓋;將上蓋蓋合在下殼的敞口處，并用螺釘將上蓋與下殼栓為一體；
[0036]固化;將灌封后的陀螺殼體風(fēng)干24小時(shí)，得到抗沖擊角速陀螺成品。
[0037](三)性能驗(yàn)證
[0038]根據(jù)角速率陀螺產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范SD1-C-QB/ARG001對(duì)使用本發(fā)明抗沖擊角速陀螺進(jìn)行性能驗(yàn)證;得到如圖8所示的角速率特性曲線(xiàn)。
[0039]由圖8可以看出，在角速率處于(-)100?(+ HOOrad/s范圍時(shí)，角速陀螺的輸出電壓與角速陀螺的角速率基本成線(xiàn)性關(guān)系，這說(shuō)明在該范圍內(nèi)，角速陀螺處于正常工作狀態(tài)，而當(dāng)角速率處于(+ ) 100時(shí)，意味著角速陀螺正在承受著2kg的沖擊力，相較于現(xiàn)有的角速陀螺最大只能夠承受Ikg沖擊力而言，本發(fā)明極大的提高了角速陀螺的抗沖擊能力，突破了行業(yè)內(nèi)在提高角速陀螺抗沖擊性的瓶頸。
[0040]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抗沖擊角速陀螺，包括:陀螺殼體，PCA板，于PCA板的表面布置有陀螺元件;其特征在于:所述陀螺元件由環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘接劑完全灌封以與PCA板固為一體，形成了 PCA模塊；所述PCA模塊嵌置于所述陀螺殼體內(nèi)，且所述PCA模塊在陀螺殼體內(nèi)由硅膠完全灌封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗沖擊角速陀螺，其特征在于:所述PCA板的上下兩側(cè)均布置有陀螺元件，兩側(cè)的陀螺元件分別由環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘接劑進(jìn)行灌封。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗沖擊角速陀螺，其特征在于:所述陀螺殼體包括下殼和上蓋，其中所述下殼頂端為敞口 ；所述上蓋蓋合在所述下殼的敞口處。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗沖擊角速陀螺，其特征在于:所述下殼和上蓋通過(guò)螺釘固定為一體。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗沖擊角速陀螺，其特征在于:所述下殼內(nèi)腔設(shè)置有凸緣，所述PCA板的底端與所述凸緣的頂端貼合。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺涉及一種角速陀螺。其目的是為了提供一種抗沖擊性能極好，適于在高沖擊振動(dòng)環(huán)境下使用的角速陀螺。本發(fā)明一種抗沖擊角速陀螺，包括：陀螺殼體、PCA板，于PCA板的表面布置有陀螺元件；所述陀螺元件由環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)粘接劑完全灌封以與PCA板固為一體，形成了PCA模塊；所述PCA模塊嵌置于所述陀螺殼體內(nèi)，且所述PCA模塊在陀螺殼體內(nèi)由硅膠完全灌封。
【IPC分類(lèi)】G01C19/5783
【公開(kāi)號(hào)】CN105547273
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510860505
【發(fā)明人】徐紀(jì)寧, 朱新業(yè)
【申請(qǐng)人】北京七維航測(cè)科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日