本發(fā)明屬于慣性傳感器，具體涉及一種全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、慣性傳感器包含加速度計(jì)、陀螺儀以及它們的單、雙、三軸組合，其中加速度計(jì)用于檢測物體在載體坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立三軸的加速度信號(hào)，陀螺儀用于檢測載體相對(duì)于導(dǎo)航坐標(biāo)系的角速度信號(hào)，測量出物體在三維空間中的角速度和加速度，可以準(zhǔn)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(jià)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(yùn)動(dòng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)思路

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

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，包括基底、多個(gè)耦合機(jī)構(gòu)、多個(gè)反向連桿機(jī)構(gòu)以及四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述子結(jié)構(gòu)兩兩對(duì)稱布置，且相鄰兩個(gè)所述子結(jié)構(gòu)之間通過耦合機(jī)構(gòu)和反向連桿機(jī)構(gòu)連接；

4、所述子結(jié)構(gòu)包括敏感質(zhì)量塊和多個(gè)電容組件，多個(gè)所述電容組件對(duì)稱分布于所述敏感質(zhì)量塊的驅(qū)動(dòng)方向和檢測方向，相鄰的所述電容組件之間設(shè)有振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)，且所述振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)連接敏感質(zhì)量塊。

5、進(jìn)一步的，所述振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)包括多個(gè)振動(dòng)彈性件，多個(gè)所述振動(dòng)彈性件分別連接相鄰的兩個(gè)所述電容組件以及所述敏感質(zhì)量塊。

6、進(jìn)一步的，多個(gè)所述振動(dòng)彈性件構(gòu)成正四邊形結(jié)構(gòu)。

7、進(jìn)一步的，所述振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)還包括錨點(diǎn)，且部分所述振動(dòng)彈性件通過錨點(diǎn)固定于基底上。

8、進(jìn)一步的，所述敏感質(zhì)量塊為正四邊形結(jié)構(gòu)，且相鄰兩個(gè)所述電容組件的端部分別與所述敏感質(zhì)量塊的四角相連。

9、進(jìn)一步的，所述反向連桿機(jī)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、進(jìn)一步的，所述耦合機(jī)構(gòu)包括耦合直梁和多個(gè)耦合斜梁，多個(gè)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(jìn)一步的，所述子結(jié)構(gòu)為中心旋轉(zhuǎn)全對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

12、進(jìn)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(dòng)梳齒和至少一組定梳齒；所述動(dòng)梳齒和所述定梳齒一一對(duì)應(yīng)，所述定梳齒錨固于基底上，所述動(dòng)梳齒連接于所述框體上，所述框體通過振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)與所述敏感質(zhì)量塊連接。

13、進(jìn)一步的，上述全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)沿驅(qū)動(dòng)方向振動(dòng)時(shí)，四個(gè)所述子結(jié)構(gòu)均沿驅(qū)動(dòng)方向振動(dòng)且相鄰兩個(gè)所述子結(jié)構(gòu)振動(dòng)方向相反；上述全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)沿檢測方向振動(dòng)時(shí)，四個(gè)所述子結(jié)構(gòu)均沿檢測方向振動(dòng)且相鄰兩個(gè)所述子結(jié)構(gòu)振動(dòng)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)明提供的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)通過將相鄰兩個(gè)子結(jié)構(gòu)采用耦合機(jī)構(gòu)和反向連桿機(jī)構(gòu)連接的設(shè)計(jì)，使得在驅(qū)動(dòng)方向上，驅(qū)動(dòng)干擾模態(tài)遠(yuǎn)離工作模態(tài)，提高了陀螺的環(huán)境適應(yīng)性；同時(shí)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(shí)差分工作的模式也消除了共模誤差信號(hào)，提高了陀螺的性能。

16、(2)本發(fā)明提供的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)采用正四邊形結(jié)構(gòu)的振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)既做振動(dòng)彈簧又為振動(dòng)時(shí)提供解耦功能，結(jié)構(gòu)緊湊，有利于對(duì)器件進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)。

17、(3)本發(fā)明提供的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)整體采用正四邊形的結(jié)構(gòu)形式，具有更高的模態(tài)匹配度，能夠有效提高陀螺結(jié)構(gòu)的信噪比，進(jìn)而提升結(jié)構(gòu)的機(jī)械靈敏度和零偏穩(wěn)定性。

18、(4)本發(fā)明提供的這種全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)采用多組梳齒布置，使其振動(dòng)時(shí)形成的差分電容加倍，增大了電容檢測信號(hào)，提升了電容信號(hào)檢測靈敏度。

19、以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括基底、多個(gè)耦合機(jī)構(gòu)、多個(gè)反向連桿機(jī)構(gòu)以及四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述子結(jié)構(gòu)兩兩對(duì)稱布置，且相鄰兩個(gè)所述子結(jié)構(gòu)之間通過耦合機(jī)構(gòu)和反向連桿機(jī)構(gòu)連接；

2.如權(quán)利要求1所述的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)包括多個(gè)振動(dòng)彈性件，多個(gè)所述振動(dòng)彈性件分別連接相鄰的兩個(gè)所述電容組件以及所述敏感質(zhì)量塊。

3.如權(quán)利要求2所述的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，其特征在于：多個(gè)所述振動(dòng)彈性件構(gòu)成正四邊形結(jié)構(gòu)。

4.如權(quán)利要求2所述的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)還包括錨點(diǎn)，且部分所述振動(dòng)彈性件通過錨點(diǎn)固定于基底上。

5.如權(quán)利要求1所述的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述敏感質(zhì)量塊為正四邊形結(jié)構(gòu)，且相鄰兩個(gè)所述電容組件的端部分別與所述敏感質(zhì)量塊的四角相連。

6.如權(quán)利要求1所述的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述反向連桿機(jī)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。

7.如權(quán)利要求1所述的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述耦合機(jī)構(gòu)包括耦合直梁和多個(gè)耦合斜梁，多個(gè)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1所述的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述子結(jié)構(gòu)為中心旋轉(zhuǎn)全對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

9.如權(quán)利要求1所述的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，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(dòng)梳齒和至少一組定梳齒；所述動(dòng)梳齒和所述定梳齒一一對(duì)應(yīng)，所述定梳齒錨固于基底上，所述動(dòng)梳齒連接于所述框體上，所述框體通過振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)與所述敏感質(zhì)量塊連接。

10.如權(quán)利要求1所述的全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，其特征在于：該全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)沿驅(qū)動(dòng)方向振動(dòng)時(shí)，四個(gè)所述子結(jié)構(gòu)均沿驅(qū)動(dòng)方向振動(dòng)且相鄰兩個(gè)所述子結(jié)構(gòu)振動(dòng)方向相反；該全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)沿檢測方向振動(dòng)時(shí)，四個(gè)所述子結(jié)構(gòu)均沿檢測方向振動(dòng)且相鄰兩個(gè)所述子結(jié)構(gòu)振動(dòng)方向相反。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種全對(duì)稱四質(zhì)量陀螺結(jié)構(gòu)，包括基底、多個(gè)耦合機(jī)構(gòu)、多個(gè)反向連桿機(jī)構(gòu)以及四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子結(jié)構(gòu)，四個(gè)子結(jié)構(gòu)兩兩對(duì)稱布置，且相鄰兩個(gè)子結(jié)構(gòu)之間通過耦合機(jī)構(gòu)和反向連桿機(jī)構(gòu)連接；所述子結(jié)構(gòu)包括敏感質(zhì)量塊和多個(gè)電容組件，多個(gè)所述電容組件對(duì)稱分布于所述敏感質(zhì)量塊的驅(qū)動(dòng)方向和檢測方向，相鄰的所述電容組件之間設(shè)有振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)，且所述振動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)連接敏感質(zhì)量塊。該發(fā)明通過將相鄰子結(jié)構(gòu)采用耦合機(jī)構(gòu)和反向連桿機(jī)構(gòu)連接，使驅(qū)動(dòng)干擾模態(tài)遠(yuǎn)離工作模態(tài)，提高陀螺的環(huán)境適應(yīng)性；同時(shí)使檢測工作在反向模態(tài)，避免了檢測同向模態(tài)干擾，而且差分工作的模式也消除了共模誤差信號(hào)，提高了陀螺性能。

技術(shù)研發(fā)人員：黃晟,魏曉莉,周宇,蔡光艷,吳國璋,羅戴鐘,丁錚,蔡喜元,劉玉,劉華啟
受保護(hù)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