一種壓電加速度尋地傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種壓電加速度尋地傳感器，其包括：慣性質(zhì)量塊，貼合在該慣性質(zhì)量塊上，下端面的壓電晶體，安裝在每片壓電晶體外側(cè)的一個絕緣傳力塊，以及安裝該慣性質(zhì)量塊、壓電晶體和傳力塊的基座?；纳稀⑾虏烤许斨鴤髁K的預(yù)緊螺釘，壓電晶體通過導(dǎo)線與安裝在基座上的功放模塊連接，功放模塊的輸出端與安裝在基座上的濾波模塊連接，濾波模塊再將電信號輸出到安裝在基座上的微機芯片。該傳感器利用壓電效應(yīng)和重力加速度原理，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，可用于大過載飛行裝置實現(xiàn)尋地目的。
【專利說明】
一種壓電加速度尋地傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種尋地傳感器，更具體地涉及一種利用壓電效應(yīng)和重力加速度原理的壓電加速度尋地傳感器，屬于壓電傳感器技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，比較常見的尋地傳感器包括陀螺儀和磁場傳感器等。
[0003]陀螺儀是常用的確定飛行體姿態(tài)參數(shù)的傳感器，利用陀螺的定軸性和進動性，可以丈量姿態(tài)和尋北的儀器；由于傳統(tǒng)的陀螺儀有轉(zhuǎn)動部件，完全的自主性，且準(zhǔn)備時間長， 因此存在許多不足。短時間工作時精度還是比較高的，但長時間工作時存在漂移產(chǎn)生的積累誤差，原始誤差有非線性誤差、加速度計的安裝誤差、起飛前的陀螺偏航、非線性角度傳感器造成的誤差等。并且存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價昂貴、裝配調(diào)試周期長問題，因為其元器件是含有貴重金屬的精密機電儀器，它在使用的工作狀態(tài)下需要確定時間和具有專用的能量源火藥，蓄能器等。在高過載條件下它的應(yīng)用受到限制。
[0004]磁場傳感器是可以丈量地球磁場，在不受磁干擾的情況下，如果知道當(dāng)?shù)氐慕?jīng)煒度和海拔，就能夠在丈量地磁場方向后，利用各種地球磁場模型計算磁傾角、磁偏角，然后就能夠算出極北和姿態(tài)等。磁場傳感器優(yōu)點是簡單不容易壞，但容易受到磁干擾，對使用環(huán)境要求比較高?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0005]本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種利用壓電效應(yīng)和重力加速度原理的壓電加速度尋地傳感器，其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、可用于各種復(fù)雜環(huán)境和大過載飛行裝置。
[0006]普通的壓電加速度傳感器主要是應(yīng)用在測試系統(tǒng)中，通過振動或者沖擊產(chǎn)生的外力作用于傳感器，使傳感器的電介質(zhì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，從而產(chǎn)生電信號。本實用新型的重點在于，利用壓電原理和質(zhì)量塊的自重，實現(xiàn)自身回轉(zhuǎn)飛行物體(例如旋轉(zhuǎn)制導(dǎo)彈藥)的尋地功能。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下的技術(shù)方案:一種壓電加速度尋地傳感器，包括:慣性質(zhì)量塊，貼合在該慣性質(zhì)量塊上、下端面的壓電晶體，安裝在每片壓電晶體外側(cè)的一個絕緣傳力塊、以及安裝該慣性質(zhì)量塊、壓電晶體和傳力塊的基座?；纳?、下部均有頂著傳力塊的預(yù)緊螺釘、壓電晶體通過導(dǎo)線與安裝在基座上的功放模塊連接、功放模塊的輸出端與安裝在基座上的濾波模塊連接，濾波模塊再將電信號輸出到安裝在基座上的微機芯片。
[0008]優(yōu)選地，所述基座的右側(cè)為連接螺紋，左側(cè)為圓柱段并開有通槽，通槽將圓柱段分為上、下兩部分實體，上、下兩部分實體中間位置各有一個螺釘孔，通槽具有平行的上表面與下表面，以及在上表面與下表面之間的側(cè)表面，側(cè)表面具有兩個與上級控制系統(tǒng)進行導(dǎo)線連接的通孔。
[0009]優(yōu)選地，對所述慣性質(zhì)量塊進行絕緣處理，其上表面與下表面分別用高強度粘接劑與上、下端壓電晶體粘接成為一個整體，慣性質(zhì)量塊的質(zhì)心與基座軸線共面，慣性質(zhì)量塊與上、下端壓電晶體橫截面大小一致，可以為矩形、菱形、圓形、橢圓形或多邊形，壓電晶體可以是石英晶片或壓電陶瓷。
[0010]優(yōu)選地，所述上、下端壓電晶體用高強度粘接劑與基座的上表面和下表面連接，預(yù)緊螺釘安裝在基座左側(cè)的上、下兩部分實體上并頂緊上、下端壓電晶體，使上、下端壓電晶體和慣性質(zhì)量塊整體固定在基座的通槽中間位置，慣性質(zhì)量塊的上下對稱面與基座的軸線平行。
[0011]優(yōu)選地，所述傳力塊絕緣并與壓電晶體相對固定，傳力塊的外側(cè)各有一導(dǎo)向孔，預(yù)緊螺釘通過基座的螺釘孔和傳力塊的導(dǎo)向孔頂在傳力塊上。
[0012]優(yōu)選地，所述上、下端壓電陶瓷分別構(gòu)成一個信號輸出端，基座的實體構(gòu)成另一個信號輸出端。
[0013]優(yōu)選地，所述功放模塊固定在基座的側(cè)表面上，其三個輸入端通過導(dǎo)線分別與上述信號輸出端連接，其兩個輸出端輸出放大后的信號到濾波模塊。
[0014]優(yōu)選地，所述濾波模塊固定在基座的側(cè)表面上，其兩個輸入端通過導(dǎo)線分別與功放模塊的輸出端連接，其兩個輸出端輸出濾波后的信號到微機芯片上。
[0015]優(yōu)選地，所述微機芯片也固定在基座的側(cè)表面上，其兩個輸入端通過導(dǎo)線分別與濾波模塊的輸出端連接，其兩個輸出端通過導(dǎo)線輸出計算處理過的信號到上級控制系統(tǒng)。 [〇〇16]優(yōu)選地，所述功放模塊、濾波模塊、微機芯片不能與基座的壓電晶體有任何除導(dǎo)線外的金屬接觸，功放模塊、濾波模塊、微機芯片之間也不能有任何除導(dǎo)線外的金屬接觸。
[0017]本實用新型還涉及一種尋地系統(tǒng)，其包括旋轉(zhuǎn)飛行物體和上述壓電加速度尋地傳感器，其中壓電加速度尋地傳感器的慣性質(zhì)量塊的質(zhì)心安裝在旋轉(zhuǎn)飛行物體的旋轉(zhuǎn)軸線位置。
[0018]使用該壓電加速度尋地傳感器進行尋地的方法包括:利用結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝調(diào)試確保將該壓電加速度尋地傳感器的慣性質(zhì)量塊的質(zhì)心安裝在旋轉(zhuǎn)飛行物體的旋轉(zhuǎn)軸線位置。 在初始階段，壓電晶體與地面平行，此時慣性質(zhì)量塊對壓電晶體的壓力即為自身重力，當(dāng)傳感器隨物體旋轉(zhuǎn)時，由于傾斜，慣性質(zhì)量塊的重力被分解為垂直于壓電晶體和平行于壓電晶體的兩個分力，此時，壓電晶體受到的只有慣性質(zhì)量塊垂直于其表面的分力。隨著受力的不斷變化，壓電晶體的表面產(chǎn)生的電荷不斷變化，會輸出一個周期性正弦信號，當(dāng)壓電晶體的表面與地面平行時，信號處于峰值，當(dāng)壓電晶體的表面與地面垂直時，信號處于0值。通過飛行物體的轉(zhuǎn)速和正弦信號可以隨時計算出飛行物體轉(zhuǎn)過的角度，同時根據(jù)信號的幅值可以計算出飛行物體的俯仰角(即飛行物體軸線與地面的夾角)。
[0019]與陀螺儀和磁場傳感器相比較，本實用新型的有益效果包括:1)，誤差小，精度高； 2 )，結(jié)構(gòu)簡單，元器件少，成本低;3 )，不受磁場干擾?！靖綀D說明】
[0020]圖1是根據(jù)本實用新型的壓電加速度尋地傳感器的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0021]圖2是根據(jù)本實用新型的壓電加速度尋地傳感器的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0022]圖3是根據(jù)本實用新型的壓電加速度尋地傳感器的基座結(jié)構(gòu)圖。
[0023]附圖標(biāo)記:
[0024]1:慣性質(zhì)量塊，2:壓電晶體，3:傳力塊，4:基座，5:預(yù)緊螺釘，6:功放模塊，7:濾波模塊，8:微機芯片，9:導(dǎo)線，10:基座上部分實體，11:基座下部分實體，12:螺釘孔，13:上表面，14:下表面，15:側(cè)表面，16:通孔，17:連接螺紋。【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0026]如圖1和圖2所示，一種壓電加速度尋地傳感器，包括:慣性質(zhì)量塊1，貼合在該慣性質(zhì)量塊1上，下端面的壓電晶體2,安裝在每片壓電晶體2外側(cè)的一個絕緣傳力塊3,以及安裝該慣性質(zhì)量塊1、壓電晶體2和傳力塊3的基座4?；?的上、下部均有頂著傳力塊3的預(yù)緊螺釘5,壓電晶體2通過導(dǎo)線9與安裝在基座4上的功放模塊6連接，功放模塊6的輸出端與安裝在基座4上的濾波模塊7連接，濾波模塊7再將電信號輸出到安裝在基座4上的微機芯片8。
[0027]基座4的右側(cè)為連接螺紋17,左側(cè)為圓柱段并開有通槽，通槽將圓柱段分為上、下兩部分實體1〇、11，上、下兩部分實體1〇、11的中間位置各有一個螺釘孔12,通槽具有平行的上表面13與下表面14,以及在上表面13與下表面14之間的側(cè)表面15,側(cè)表面15具有兩個與上級控制系統(tǒng)進行導(dǎo)線連接的通孔16。
[0028]上、下端壓電晶體2用高強度粘接劑與基座4的上表面13和下表面14連接，預(yù)緊螺釘5安裝在基座4左側(cè)的上、下兩部分實體10、11上并頂緊上、下端壓電晶體2,使上、下端壓電晶體2和慣性質(zhì)量塊1整體固定在基座4的通槽中間位置，慣性質(zhì)量塊1的上下對稱面與基座4的軸線平行。[〇〇29]傳力塊3絕緣并與壓電晶體2相對固定，傳力塊3的外側(cè)各有一個導(dǎo)向孔，預(yù)緊螺釘 5通過基座4的螺釘孔12和傳力塊3的導(dǎo)向孔頂在傳力塊3上。
[0030]如圖3所示，對慣性質(zhì)量塊1進行絕緣處理，其上表面13與下表面14分別用高強度粘接劑與上、下端壓電晶體2粘接成為一個整體，慣性質(zhì)量塊1的質(zhì)心與基座4軸線共面，慣性質(zhì)量塊1與上、下端壓電晶體2橫截面大小一致，可以為矩形、菱形、圓形、橢圓形或多邊形，壓電晶體2可以是石英晶片或壓電陶瓷。
[0031]繼續(xù)參考圖1和圖2,上、下端壓電晶體2分別構(gòu)成一個信號輸出端，基座4的實體構(gòu)成另一個信號輸出端。功放模塊6固定在基座4的側(cè)表面15上，其三個輸入端通過導(dǎo)線9分別與兩個上述信號輸出端連接，其兩個輸出端輸出放大后的信號到濾波模塊7。濾波模塊7用高強度粘接劑固定在基座4的側(cè)表面15上，其兩個輸入端通過導(dǎo)線9分別與功放模塊6的輸出端連接，其兩個輸出端輸出濾波后的信號到微機芯片8上。微機芯片8也固定在基座4的側(cè)表面15上，其兩個輸入端通過導(dǎo)線9分別與濾波模塊7的輸出端連接，其兩個輸出端通過導(dǎo)線9輸出計算處理過的信號到上級控制系統(tǒng)。功放模塊6、濾波模塊7、微機芯片8不能與基座 4、壓電晶體2有任何除導(dǎo)線9以外的金屬接觸，功放模塊6、濾波模塊7、微機芯片8之間也不能有任何除導(dǎo)線9以外的金屬接觸。
[0032]將上述壓電加速度尋地傳感器應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)飛行物體構(gòu)成尋地系統(tǒng)時，壓電加速度尋地傳感器的慣性質(zhì)量塊1的質(zhì)心安裝在旋轉(zhuǎn)飛行物體的旋轉(zhuǎn)軸線位置。
[0033]利用該壓電加速度尋地傳感器進行尋地的方法包括:利用結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝調(diào)試確保將該壓電加速度尋地傳感器的慣性質(zhì)量塊1的質(zhì)心安裝在旋轉(zhuǎn)飛行物體的旋轉(zhuǎn)軸線位置。在初始階段，壓電晶體2與地面平行，此時慣性質(zhì)量塊1對壓電晶體2的壓力即為自身重力，當(dāng)傳感器隨物體旋轉(zhuǎn)時，由于傾斜，慣性質(zhì)量塊1的重力被分解為垂直于壓電晶體2和平行于壓電晶體2的兩個分力，此時，壓電晶體2受到的只有慣性質(zhì)量塊1垂直于其表面的分力。隨著受力的不斷變化，壓電晶體2的表面產(chǎn)生的電荷不斷變化，會輸出一個周期性正弦信號，當(dāng)壓電晶體2的表面與地面平行時，信號處于峰值，當(dāng)壓電晶體2的表面與地面垂直時，信號處于0值。通過飛行物體的轉(zhuǎn)速和正弦信號可以隨時計算出飛行物體轉(zhuǎn)過的角度， 同時根據(jù)信號的幅值可以計算出飛行物體的俯仰角(即飛行物體軸線與地面的夾角)，從而實現(xiàn)了尋地目的。
[0034]以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改變，均應(yīng)落入本實用新型權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種壓電加速度尋地傳感器，包括:慣性質(zhì)量塊(1)，貼合在該慣性質(zhì)量塊(1)上、下 端面的壓電晶體(2)，安裝在每片壓電晶體(2)外側(cè)的一個絕緣傳力塊(3)，以及安裝該慣性 質(zhì)量塊(1)、壓電晶體(2)和傳力塊(3)的基座(4)，基座(4)的上、下部均有頂著傳力塊(3)的 預(yù)緊螺釘(5)，壓電晶體(2)通過導(dǎo)線(9)與安裝在基座(4)上的功放模塊(6)連接，功放模塊 (6)的輸出端與安裝在基座(4)上的濾波模塊(7)連接，濾波模塊(7)再將電信號輸出到安裝 在基座(4)上的微機芯片(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電加速度尋地傳感器，其特征在于，基座(4)的右側(cè)為 連接螺紋(17)，左側(cè)為圓柱段并開有通槽，通槽將圓柱段分為上、下兩部分實體(10、11)， 上、下兩部分實體(1〇、11)的中間位置各有一個螺釘孔(12)，通槽具有平行的上表面(13)與 下表面(14)，以及在上表面(13)與下表面(14)之間的側(cè)表面(15)，側(cè)表面(15)具有兩個與 上級控制系統(tǒng)進行導(dǎo)線連接的通孔(16)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓電加速度尋地傳感器，其特征在于，上、下端壓電晶體 (2)用高強度粘接劑與基座(4)的上表面(13)和下表面(14)連接，預(yù)緊螺釘(5)安裝在基座 (4)左側(cè)的上、下兩部分實體(10、11)上并頂緊上、下端壓電晶體(2)，使上、下端壓電晶體 (2)和慣性質(zhì)量塊(1)整體固定在基座(4)的通槽中間位置，慣性質(zhì)量塊(1)的上下對稱面與 基座(4)的軸線平行。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓電加速度尋地傳感器，其特征在于，傳力塊(3)絕緣并 與壓電晶體(2)相對固定，傳力塊(3)的外側(cè)各有一個導(dǎo)向孔，預(yù)緊螺釘(5)通過基座(4)的 螺釘孔(12)和傳力塊(3)的導(dǎo)向孔頂在傳力塊(3)上。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓電加速度尋地傳感器，其特征在于，對慣性質(zhì)量塊(1) 進行絕緣處理，其上表面(13)與下表面(14)分別用高強度粘接劑與上、下端壓電晶體(2)粘 接成為一個整體，慣性質(zhì)量塊(1)的質(zhì)心與基座(4)軸線共面，慣性質(zhì)量塊(1)與上、下端壓 電晶體(2)橫截面大小一致，為矩形、菱形、圓形、橢圓形或多邊形，壓電晶體(2)是石英晶片 或壓電陶瓷。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電加速度尋地傳感器，其特征在于，上、下端壓電晶體 (2)分別構(gòu)成一個信號輸出端，基座(4)的實體構(gòu)成另一個信號輸出端。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種壓電加速度尋地傳感器，其特征在于，功放模塊(6)固定 在基座(4)的側(cè)表面(15)上，其三個輸入端通過導(dǎo)線(9)分別與兩個所述信號輸出端連接， 其兩個輸出端輸出放大后的信號到濾波模塊(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種壓電加速度尋地傳感器，其特征在于，濾波模塊(7)用高 強度粘接劑固定在基座(4)的側(cè)表面(15)上，其兩個輸入端通過導(dǎo)線(9)分別與功放模塊 (6)的輸出端連接，其兩個輸出端輸出濾波后的信號到微機芯片(8)上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種壓電加速度尋地傳感器，其特征在于，微機芯片(8)也固 定在基座(4)的側(cè)表面(15)上，其兩個輸入端通過導(dǎo)線(9)分別與濾波模塊(7)的輸出端連 接，其兩個輸出端通過導(dǎo)線(9)輸出計算處理過的信號到上級控制系統(tǒng)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電加速度尋地傳感器，其特征在于，功放模塊(6)、濾 波模塊(7)、微機芯片(8)不能與基座(4)及壓電晶體(2)有任何除導(dǎo)線(9)以外的金屬接觸， 功放模塊(6)、濾波模塊(7)、微機芯片(8)之間也不能有任何除導(dǎo)線(9)以外的金屬接觸。
【文檔編號】G01C1/00GK205580440SQ201620330756
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】楊杰
【申請人】楊杰