CN103499353A - 芯片式微陀螺的减振测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片式微陀螺的减振测试装置，包括胶盒、胶盖、减振胶、质量块和基板，其中胶盒通过其底部设置的安装孔固定于振动台上，胶盒腔体内壁设有环绕内壁的第一凸台，质量块外壁中间位置设有环绕外壁的第二凸台，减振胶上设有与第二凸台相配合的装配凹槽，质量块和减振胶装配后置于胶盒腔体内的第一凸台上，胶盖中间开孔且与胶盒配套设置，质量块从胶盖中间孔中穿过，胶盖内表面沿开孔边沿设有第三凸台且第三凸台压置于减振胶上，质量块的顶部固定设置基板，基板的上表面设有两个第四凸块用于固定芯片式微陀螺。本发明芯片式微陀螺的减振测试装置结构简单、安装方便、频率可调，能够满足批量生产。

Description

芯片式微陀螺的减振测试装置

技术领域

本发明涉及振动测试技术领域，特别是一种芯片式微陀螺的减振测试装置。

背景技术

芯片式微陀螺是典型的MEMS惯性传感器，其传感器结构利用微电子加工工艺制备，测控电路采用ASIC制备，结构芯片和电路芯片封装在同一个管壳内，具有体积小、重量轻、价格便宜、能大批量生产等优点，在军民两方面都具有广泛的应用前景。在民用方面，主要用于汽车工业、工业监控及消费类产品和机器人技术，如气囊、防抱死系统、偏航速率传感器、翻滚速率传感器、图象稳定及玩具等等；在军用领域，主要用于灵巧炸弹、智能炮弹、战术导弹、新概念武器和微型飞机的自主导航制导系统等。

芯片式微陀螺的工作环境往往比较恶劣，受到振动、冲击、温度等作用。无论是陀螺单独使用还是与加速度计组成微惯性测量系统，都需要进行减振设计。因此，芯片式微陀螺在研制和生产过程中需要进行振动试验，评估减振后的芯片式微陀螺在振动环境中的性能。目前芯片式微陀螺的减振测试机构安装复杂、操作繁琐、不易加工，且减振系统谐振频率不易调节，不能满足批量生产和微陀螺实时应用的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、安装方便、频率可调的芯片式微陀螺的减振测试装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种芯片式微陀螺减振测试装置，包括胶盒、胶盖、减振胶、质量块和基板，其中胶盒通过其底部设置的安装孔固定于振动台上，胶盒腔体内壁设有环绕内壁的第一凸台，质量块外壁中间位置设有环绕外壁的第二凸台，减振胶上设有与第二凸台相配合的装配凹槽，质量块和减振胶装配后置于胶盒腔体内的第一凸台上，胶盖中间开孔且与胶盒配套设置，质量块从胶盖中间孔中穿过，胶盖内表面沿开孔边沿设有第三凸台且第三凸台压置于减振胶上，质量块的顶部固定设置基板，基板的上表面设有两个第四凸块用于固定芯片式微陀螺。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）芯片式微陀螺减振测试装置结构简单，易于加工和装配；（2）质量块可选择不同的材料，获得不同的质量特性，因此减振测试装置的谐振频率易调节；（3）减振胶材料为橡胶弹性阻尼材料，结构形式简单，易于制备；（4）芯片式微陀螺安装到减振测试装置简单、方便，满足批量生产要求；（5）改变基板尺寸或基板上螺纹孔位置，可安装不同尺寸的芯片式微陀螺，减振测试装置的兼容性好。

附图说明

图1是本发明芯片式微陀螺的减振测试装置的总体结构剖视图。

图2是本发明装置中胶盒的俯视图。

图3是本发明装置中胶盖的结构示意图，其中(a)为俯视图，(b)为剖视图。

图4是本发明装置中减振胶的结构示意图，其中(a)为环形减振胶的俯视图，(b)为L型减振胶的俯视图，(c)为减振胶的剖视图。

图5是本发明装置中质量块的结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。

图6是本发明装置中基板的结构示意图，其中(a)为俯视图，(b)为左视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

结合图1，本发明芯片式微陀螺的减振测试装置，用来进行芯片式微陀螺的减振测试，该装置包括胶盒1、胶盖2、减振胶3、质量块4和基板5，其中胶盒1通过其底部设置的安装孔12固定于振动台上，胶盒1腔体内壁设有环绕内壁的第一凸台11，质量块4外壁中间位置设有环绕外壁的第二凸台41，减振胶3上设有与第二凸台41相配合的装配凹槽，质量块4和减振胶3装配后置于胶盒1腔体内的第一凸台11上，胶盖2中间开孔且与胶盒1配套设置，质量块4从胶盖2中间孔中穿过，胶盖2内表面沿开孔边沿设有第三凸台21且第三凸台21压置于减振胶3上，质量块4的顶部固定设置基板5，基板5的上表面设有两个第四凸块51用于固定芯片式微陀螺。

结合图2～3，胶盒1为顶部开口的长方体，腔体壁上有四个螺纹孔，用于连接胶盒1和胶盖2，胶盖2通过螺钉固定于胶盒1顶部的开口上。胶盒1底面有三个安装孔12，用于将减振测试装置固定在振动台上。胶盖2为中间开孔的矩形平板，孔的尺寸大于质量块4的尺寸，胶盖2内表面的第三凸台21压置于减振胶3上，达到固定减振胶3和质量块4的目的。

结合图4，减振胶3为环形结构环绕质量块4中第二凸台41一周，或者为L型结构设置于质量块4中第二凸台41的四个拐角。

结合图5，质量块4为柱体结构，质量块4的上表面有螺纹孔，基板5通过螺钉固定在质量块4的顶部；质量块4可选用不同密度的材料加工，如铝、铁或铜，则减振测试装置的谐振频率易于调节。减振胶3直接安装在质量块4上的凸台41，或采用粘接剂将减振胶3粘接在质量块4上的凸台41，减振胶3的材料为橡胶弹性阻尼，具有良好的弹性和阻尼特性。

结合图6，基板5上的通孔螺钉连接在质量块4上，基板5上表面的两个第四凸块51关于基板5的上表面中心平行对称，并且每个第四凸台51上设有两个螺纹孔，用于安装芯片式微陀螺。改变基板5尺寸或基板5上螺纹孔位置，可安装不同尺寸的芯片式微陀螺，减振测试装置的兼容性好。

本发明的芯片式微陀螺减振测试装置用于芯片式微陀螺减振试验，减振胶具有阻尼特性和刚度特性，设减振胶的阻尼系数为c_iso，刚度系数为k_iso，质量块和基板的总质量为m_iso，芯片式微陀螺的质量为m_G，则芯片式微陀螺减振测试装置的谐振频率f_iso为：

$f_{\mathrm{iso}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{k_{\mathrm{iso}}}{m_{\mathrm{iso}}+m_G}}$

减振测试装置对振动的衰减系数T为：

$T=\frac{\sqrt{1+{\left(2\mathrm{\ζ}\frac{f_v}{f_{\mathrm{iso}}}\right)}^2}}{\sqrt{{(1-{\left(\frac{f_v}{f_{\mathrm{iso}}}\right)}^2)}^2+{\left(2\mathrm{\ζ}\frac{f_v}{f_{\mathrm{iso}}}\right)}^2}}$

式中，f_v为振动载荷的频率，为减振测试装置的阻尼比。

综上所述，本发明芯片式微陀螺的减振测试装置结构简单，易于加工和装配，谐振频率易调节，能够满足批量生产要求，并且可安装不同尺寸的芯片式微陀螺，减振测试装置的兼容性好。

Claims (7)

1.一种芯片式微陀螺的减振测试装置，其特征在于：包括胶盒（1）、胶盖（2）、减振胶（3）、质量块（4）和基板（5），其中胶盒1通过其底部设置的安装孔（12）固定于振动台上，胶盒（1）腔体内壁设有环绕内壁的第一凸台（11），质量块（4）外壁中间位置设有环绕外壁的第二凸台（41），减振胶（3）上设有与第二凸台（41）相配合的装配凹槽，质量块（4）和减振胶（3）装配后置于胶盒（1）腔体内的第一凸台（11）上，胶盖（2）中间开孔且与胶盒（1）配套设置，质量块（4）从胶盖（2）中间孔中穿过，胶盖（2）内表面沿开孔边沿设有第三凸台（21）且第三凸台（21）压置于减振胶（3）上，质量块（4）的顶部固定设置基板（5），基板（5）的上表面设有两个第四凸块（51）用于固定芯片式微陀螺。

2.根据权利要求1所述的芯片式微陀螺的减振测试装置，其特征在于：所述胶盒（1）为顶部开口的长方体，胶盖（2）通过螺钉固定于胶盒（1）顶部的开口上。

3.根据权利要求1所述的芯片式微陀螺的减振测试装置，其特征在于：所述基板（5）通过螺钉固定在质量块（4）的顶部。

4.根据权利要求1所述的芯片式微陀螺的减振测试装置，其特征在于：所述基板（5）上表面的两个第四凸块（51）关于基板（5）的上表面中心平行对称，并且每个第四凸台（51）上设有两个螺纹孔，用于安装芯片式微陀螺。

5.根据权利要求1所述的芯片式微陀螺的减振测试装置，其特征在于：减振胶（3）直接安装在质量块（4）上的凸台（41），或采用粘接剂将减振胶（3）粘接在质量块（4）上的凸台（41）。

6.根据权利要求1所述的芯片式微陀螺的减振测试装置，其特征在于：质量块（4）的材料为铝、铁或铜。

7.根据权利要求2所述的芯片式微陀螺的减振测试装置，其特征在于：所述减振胶（3）为环形结构环绕质量块（4）中第二凸台（41）一周，或者为L型结构设置于质量块（4）中第二凸台（41）的四个拐角。

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