本發(fā)明屬于慣性傳感器,具體涉及一種全對稱四質量陀螺結構。
背景技術:
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),在導航中有著很重要的應用價值。
2、現(xiàn)有的四質量陀螺結構中,不同質量塊之間的耦合方式一般為彈性梁連接,使得質量塊之間的運動進行聯(lián)動,而不同質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)境適應性。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種全對稱四質量陀螺結構,至少可以解決現(xiàn)有技術中存在的部分缺陷。
2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術方案:
3、一種全對稱四質量陀螺結構,包括基底、多個耦合機構、多個反向連桿機構以及四個結構相同的子結構,四個所述子結構兩兩對稱布置,且相鄰兩個所述子結構之間通過耦合機構和反向連桿機構連接;
4、所述子結構包括敏感質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量塊的驅動方向和檢測方向,相鄰的所述電容組件之間設有振動解耦機構,且所述振動解耦機構連接敏感質量塊。
5、進一步的,所述振動解耦機構包括多個振動彈性件,多個所述振動彈性件分別連接相鄰的兩個所述電容組件以及所述敏感質量塊。
6、進一步的,多個所述振動彈性件構成正四邊形結構。
7、進一步的,所述振動解耦機構還包括錨點,且部分所述振動彈性件通過錨點固定于基底上。
8、進一步的,所述敏感質量塊為正四邊形結構,且相鄰兩個所述電容組件的端部分別與所述敏感質量塊的四角相連。
9、進一步的,所述反向連桿機構的兩端通過連桿連接彈簧與相應的所述子結構連接。
10、進一步的,所述耦合機構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,另一端與所述子結構相連。
11、進一步的,所述子結構為中心旋轉全對稱結構。
12、進一步的,所述電容組件包括框體以及設置于框體內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,所述定梳齒錨固于基底上,所述動梳齒連接于所述框體上,所述框體通過振動解耦機構與所述敏感質量塊連接。
13、進一步的,上述全對稱四質量陀螺結構沿驅動方向振動時,四個所述子結構均沿驅動方向振動且相鄰兩個所述子結構振動方向相反;上述全對稱四質量陀螺結構沿檢測方向振動時,四個所述子結構均沿檢測方向振動且相鄰兩個所述子結構振動方向相反。
14、與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的有益效果:
15、(1)本發(fā)明提供的全對稱四質量陀螺結構通過將相鄰兩個子結構采用耦合機構和反向連桿機構連接的設計,使得在驅動方向上,驅動干擾模態(tài)遠離工作模態(tài),提高了陀螺的環(huán)境適應性;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)明提供的全對稱四質量陀螺結構采用正四邊形結構的振動解耦機構既做振動彈簧又為振動時提供解耦功能,結構緊湊,有利于對器件進行小型化設計。
17、(3)本發(fā)明提供的全對稱四質量陀螺結構整體采用正四邊形的結構形式,具有更高的模態(tài)匹配度,能夠有效提高陀螺結構的信噪比,進而提升結構的機械靈敏度和零偏穩(wěn)定性。
18、(4)本發(fā)明提供的這種全對稱四質量陀螺結構采用多組梳齒布置,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、以下將結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
1.一種全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:包括基底、多個耦合機構、多個反向連桿機構以及四個結構相同的子結構,四個所述子結構兩兩對稱布置,且相鄰兩個所述子結構之間通過耦合機構和反向連桿機構連接;
2.如權利要求1所述的全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:所述振動解耦機構包括多個振動彈性件,多個所述振動彈性件分別連接相鄰的兩個所述電容組件以及所述敏感質量塊。
3.如權利要求2所述的全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:多個所述振動彈性件構成正四邊形結構。
4.如權利要求2所述的全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:所述振動解耦機構還包括錨點,且部分所述振動彈性件通過錨點固定于基底上。
5.如權利要求1所述的全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:所述敏感質量塊為正四邊形結構,且相鄰兩個所述電容組件的端部分別與所述敏感質量塊的四角相連。
6.如權利要求1所述的全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:所述反向連桿機構的兩端通過連桿連接彈簧與相應的所述子結構連接。
7.如權利要求1所述的全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:所述耦合機構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,另一端與所述子結構相連。
8.如權利要求1所述的全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:所述子結構為中心旋轉全對稱結構。
9.如權利要求1所述的全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:所述電容組件包括框體以及設置于框體內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,所述定梳齒錨固于基底上,所述動梳齒連接于所述框體上,所述框體通過振動解耦機構與所述敏感質量塊連接。
10.如權利要求1所述的全對稱四質量陀螺結構,其特征在于:該全對稱四質量陀螺結構沿驅動方向振動時,四個所述子結構均沿驅動方向振動且相鄰兩個所述子結構振動方向相反;該全對稱四質量陀螺結構沿檢測方向振動時,四個所述子結構均沿檢測方向振動且相鄰兩個所述子結構振動方向相反。