CN103063206A - 压电陀螺仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新的压电陀螺仪，所述压电陀螺仪包括：基部，从所述基部延伸的相对设置的驱动用第一梁结构和检测用第二梁结构，且所述第一梁结构和第二梁结构上分别贴附有压电片，所述第一梁结构在远离基部的一端设有夹持部，所述夹持部夹持连接所述第二梁结构，且所述夹持部可以带动所述第二梁结构作弯曲振动。相较于相关技术的压电陀螺仪，本发明提供的压电陀螺仪工艺实现简单、结构尺寸修改方便且压电陀螺仪的频率响应大。

Description

压电陀螺仪
【技术领域】
本发明涉及传感器领域，具体是一种压电陀螺仪。
【背景技术】
相关技术的压电陀螺仪采用的是单根梁结构。所述单根梁结构具体的是包括一金属片以及贴附于所述金属片二相对侧表面的第一压电片和第二压电片，所述第一压电片仅作为驱动，所述第二压电片同时要作为驱动和检测，这样在工艺实现过程中要求有非常高的精度，从而工艺实现上难度很大。
因此，实有必要提出一种新的技术方案以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明为解决相关技术的单根梁结构压电陀螺仪在工艺实现上难度很大的缺陷，而提供一种工艺实现简单、结构尺寸修改方便且频率响应大的新压电陀螺仪。
本发明的目的是这样实现的：
一种压电陀螺仪，所述压电陀螺仪包括：基部，从所述基部延伸的驱动用第一梁结构和检测用第二梁结构，所述第一梁结构和第二梁结构相对设置，且所述第一梁结构和第二梁结构上分别贴附有压电片，所述第一梁结构在远离基部的一端设有夹持部，所述夹持部夹持连接所述第二梁结构，且所述夹持部可以带动所述第二梁结构作弯曲振动。
作为一种优选实施方式，所述压电陀螺仪包括第一金属片、第二金属片和第三金属片，所述第一金属片作为基部，所述第二金属片作为第一梁结构，所述第三金属片作为第二梁结构，所述贴附于第二金属片上的压电片作为驱动用压电片，所述贴附于第三金属片上的压电片作为检测用压电片。
作为一种优选实施方式，所述第二金属片和第三金属片各自的一端分别固持连接于所述第一金属片的一侧表面，所述第二金属片和第三金属片平行设置，所述压电片包括第一压电片、第二压电片和第三压电片，所述第一压电片和第二压电片贴附于所述第二金属片的二相对侧表面，所述第三压电片贴附于所述第三金属片的一侧表面，所述第二金属片包括位于其另一端的夹持部，所述夹持部夹持连接所述第三金属片的另一端，所述夹持部可以带动所述第三金属片作弯曲振动。
作为一种优选实施方式，所述夹持部包括位于所述第二金属片的另一端向第三金属片弯折延伸的第一弯折部和位于所述第一弯折部的内侧向第三金属片弯折延伸的第二弯折部，所述第一弯折部的延伸高度高于第二弯折部的延伸高度，所述第一弯折部和第二弯折部配合夹持所述第三金属片的另一端于二者之间。
作为一种优选实施方式，所述第一弯折部包括第一弧形部，所述第二弯折部包括第二弧形部，所述第三金属片的另一端是通过第一弧形部和第二弧形部各自的底端配合夹持的。
本发明的优点在于：本发明提供的压电陀螺仪工艺实现简单、结构尺寸修改方便且压电陀螺仪的频率响应大。
【附图说明】
图1为本发明提供的压电陀螺仪的第一实施例的立体图；
图2为本发明提供的压电陀螺仪的第二实施例的主视图；
图3为本发明提供的压电陀螺仪中的第三压电片弯曲振动的位移频响示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本发明作详细说明。
如图1所示，为本发明提供的第一实施例的压电陀螺仪100，其包括基部，从所述基部延伸的驱动用第一梁结构和检测用第二梁结构，所述第一梁结构和第二梁结构相对设置，且所述第一梁结构和第二梁结构上分别贴附有压电片，所述第一梁结构在远离基部的一端设有夹持部，所述夹持部夹持连接所述第二梁结构，且所述夹持部可以带动所述第二梁结构作弯曲振动。
所述压电陀螺仪100包括第一金属片1、第二金属片2和第三金属片3，所述第一金属片1作为基部，所述第二金属片2作为第一梁结构，所述第三金属片3作为第二梁结构，所述贴附于第二金属片2上的压电片作为驱动用压电片，所述贴附于第三金属片3上的压电片作为检测用压电片。
所述第一金属片1设有第一表面(未标号)和与所述第一表面相对设置的第二表面10，所述第一表面用以与PCB板固持连接，所述第二表面10用以固持连接所述第二金属片2和第三金属片3。所述第二金属片2的一端和所述第三金属片3的一端分别通过焊接方式固持连接于所述第二表面10，固持连接方式除了通过焊接以外还可以采用其余可行方式。优选的，所述第二金属片2和第三金属片3相对平行设置且垂直固持于所述第二表面10。
所述压电片包括第一压电片41、第二压电片42和第三压电片43，所述第一压电片41和第二压电片42贴附于所述第二金属片2的二相对侧表面，所述第三压电片43贴附于所述第三金属片3的一侧表面。所述第二金属片2包括位于其另一端的夹持部20，所述夹持部20夹持连接所述第三金属片3的另一端，所述夹持部20还可以带动所述第三金属片3作弯曲振动。在本实施例中，所述夹持部20包括位于所述第二金属片2的另一端向第三金属片3弯折延伸的第一弯折部22和位于所述第一弯折部22的内侧向第三金属片3弯折延伸的第二弯折部21，所述第一弯折部22的延伸高度高于第二弯折部21的延伸高度，所述第一弯折部22和第二弯折部21配合夹持所述第三金属片3的另一端于二者之间形成一种叠设结构。
作为一种优选实施方式，如图2所示，为本发明提供的第二实施例的压电陀螺仪200，相同的结构采用的标号也与图1中相同，具体在此就不在敖述，其与第一实施例不同的地方在于，所述第一弯折部22包括第一弧形部221，所述第二弯折部21包括第二弧形部211，所述第三金属片3的另一端是通过第一弧形部221和第二弧形部211各自的底端配合夹持的。采用这样的弧形结构夹持第三金属片可以使得所述第一弯折部和第二弯折部在变形过程中与第三金属片有更好的抵触效果。
本发明的压电陀螺仪100在工作时，所述第一压电片41和第二压电片42发生逆压电效应，所述第一压电片41和第二压电片42同时产生伸长或收缩，所述第一压电片41和第二压电片42将带动其间的第二金属片2产生长度方向上的伸缩振动，定义此为第一振动模态。将所述压电陀螺仪100置于旋转体上时，所述压电陀螺仪100受到绕y轴方向的旋转作用，此时所述第一压电片41、第二压电片42和第二金属片2将会产生沿z轴方向的科里奥利力，所述科里奥利力使得第一弯折部22和第二弯折部21带动第三金属片3产生沿z轴方向的弯曲振动，所述第三金属片3的弯曲振动带动贴附其上的第三压电片43产生弯曲振动，定义此为第二振动模态。第三压电片43发生正压电效应，根据第三压电片43产生的电压信号的大小可以检测出旋转体的角速度。
如图3所示，当置于的旋转体的角速度最大时，其位移值也将达到最大(曲线a)，当置于的旋转体的角速度最小时，其位移值也将达到最小(曲线b)。曲线当中的两个峰值分别对应的是第一振动模态和第二振动模态的谐振频率。通过改变压电片和金属片的尺寸，可以使得第一振动模态和第二振动模态的谐振频率趋近，从而可以获得低Q值宽频带的频响曲线，压电陀螺仪可以有更宽的工作频率范围。
本发明采用2根梁(第二金属片2和第三金属片3)结构，将驱动和检测分开，工艺上的实现难度降低，同时金属片和压电片的尺寸结构修改方便且压电陀螺仪的频率响应大。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (5)

1.一种压电陀螺仪，其特征在于，所述压电陀螺仪包括：基部，从所述基部延伸的驱动用第一梁结构和检测用第二梁结构，所述第一梁结构和第二梁结构相对设置，且所述第一梁结构和第二梁结构上分别贴附有压电片，所述第一梁结构在远离基部的一端设有夹持部，所述夹持部夹持连接所述第二梁结构，且所述夹持部可以带动所述第二梁结构作弯曲振动。
2.根据权利要求1所述的压电陀螺仪，其特征在于：所述压电陀螺仪包括第一金属片、第二金属片和第三金属片，所述第一金属片作为基部，所述第二金属片作为第一梁结构，所述第三金属片作为第二梁结构，所述贴附于第二金属片上的压电片作为驱动用压电片，所述贴附于第三金属片上的压电片作为检测用压电片。
3.根据权利要求2所述的压电陀螺仪，其特征在于：所述第二金属片和第三金属片各自的一端分别固持连接于所述第一金属片的一侧表面，所述第二金属片和第三金属片平行设置，所述压电片包括第一压电片、第二压电片和第三压电片，所述第一压电片和第二压电片贴附于所述第二金属片的二相对侧表面，所述第三压电片贴附于所述第三金属片的一侧表面，所述第二金属片包括位于其另一端的夹持部，所述夹持部夹持连接所述第三金属片的另一端，所述夹持部可以带动所述第三金属片作弯曲振动。
4.根据权利要求3所述的压电陀螺仪，其特征在于：所述夹持部包括位于所述第二金属片的另一端向第三金属片弯折延伸的第一弯折部和位于所述第一弯折部的内侧向第三金属片弯折延伸的第二弯折部，所述第一弯折部的延伸高度高于第二弯折部的延伸高度，所述第一弯折部和第二弯折部配合夹持所述第三金属片的另一端于二者之间。
5.根据权利要求4所述的压电陀螺仪，其特征在于：所述第一弯折部包括第一弧形部，所述第二弯折部包括第二弧形部，所述第三金属片的另一端是通过第一弧形部和第二弧形部各自的底端配合夹持的。
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