CN109142791A - 抗冲击力挠性加速度计及其提高抗冲击力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及惯性导航领域，具体涉及一种抗冲击力石英摆片，其包括：外环和摆舌，所述摆舌上端与所述外环内边缘连接，所述摆舌中部设置有通孔，所述孔贯穿所述摆舌，所述通孔边缘围成的面积与所述摆舌头外边缘围成的面积之比为0.15到0.3。本发明的目的在于提供一种可将石英挠性加速度计抗冲击能力从100g‑300g提高到1800g‑2000g及其以上的抗冲击力石英摆片。
Description
技术领域
本发明涉及一种石英挠性加速度计，特别涉及一种抗冲击力的石英挠性加速度计。
背景技术
石英挠性加速度计是一种非悬浮干式加速度计，这种仪表采用挠性支撑技术其结构工艺简单，具有稳定性好、精度高等特点，是航空、航天航海及地面领域的各种战略战术武器导航、制导与控制系统中广泛应用的一类加速度计。
石英挠性加速度计是一种基于电容传感原理的精密加速度测量传感器，由表头和伺服电路组成闭环反馈系统，通过测量载体所受的惯性力来间接测量载体的加速度，石英摆片的表头内部封装有一定压力的气体用以形成空气阻力，石英摆片摆动过程中内部的空气阻力可保持系统的稳定性，石英摆片中部设置有通孔，若通孔面积大会造成石英摆片摆动过程中的空气阻力较小，系统稳定性差，因此石英摆片中间一般设置圆形面积较小的通孔，石英摆片是加速度计的核心部件，其材料具有热膨胀系数小，化学性能稳定，滞后性较小等优点，石英又属于硬脆材料，它与金属材料不同，具有低塑性、易碎性和易出现微裂纹等缺点，当其所受冲击较大时会造成石英摆片超过其强度极限时，石英摆片就会发生断裂，造成加速度计失效，传统石英摆片的石英挠性加速度计抗冲击能力为100g-300g，不能适应冲击力较大的工作情况，极大限制了挠性加速度计的使用范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在石英挠性加速度计内部的石英摆片属于硬脆性材料抗冲击能力低，易发生断裂，不能运用到冲击力较大的恶劣环境中，提供一种能够将抗冲击力提升到1800g-2000g及其以上的抗冲击力石英摆片。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种抗冲击力石英摆片，其包括：外环和摆舌，所述摆舌上端与所述外环内边缘连接，所述摆舌中部设置有孔，所述孔贯穿所述摆舌，所述孔边缘围成的面积与所述摆舌头外边缘围成的面积之比为0.15到0.3。
石英摆片表面覆盖有金属镀膜，金属镀膜从外环与摆舌的连接部向所述外环环面两边延伸并通过连接部向所述摆舌边缘延伸，在所述摆舌边缘形成金属镀膜的环边。
作为本发明的优选方案，所述通孔为D形，所述D形通孔的直线段齐平靠近所述摆舌上端与所述外环内边缘连接处，所述D形通孔与金属镀膜内侧边缘形状相近似，从而增大了通孔的面积，更大限度地减小了摆舌的质量，从而近一步增加了石英摆片的抗冲击能力，同时保证了摆舌与挠性桥之间连接处的宽度，避免连接处受冲击断裂。
作为本发明的优选方案，所述摆舌与外环连接处向摆舌延伸端面设置有金属镀膜，所述D型通孔边缘直线段向上与所述金属镀膜边缘挨接，使所述通孔的面积达到最大，最大限度地减小了通孔的质量，增大石英摆片的抗冲击能力，同时避免通孔过大切割到摆舌上金属镀膜，从而减小力矩线圈的安置位置和影响力矩线圈和力矩器的连接，容易造成力矩线圈和力矩器连接处断裂。
本发明还提供了一种挠性加速度计，其包括表头组件和阻力控制装置，所述表头组件包括抗冲击力石英摆片，所述阻力控制装置用于改变所述石英摆片摆动时的阻力，通过扩大了通孔的方法来减小石英摆片的质量，来提高石英摆片的抗冲击力后，石英摆片在表头内部摆动时的空气阻力减小，从而使挠性加速度计的系统稳定性降低，通过调节阻力控制装置，阻力控制装置向力矩线圈通电，力矩线圈在磁场中产生磁力，从而增加所述石英摆片摆动过程中的阻力，平衡所述石英摆片通孔增大后造成的减小的空气阻力部分，以保证系统的稳定性。作为本发明的优选方案，所述阻力控制装置还包括：
磁体，所述磁体用于为所述挠性加速度计提供磁场；
力矩线圈，所述力矩线圈粘贴于所述石英摆片上，所述力矩线圈与所述电源相连，通过电源输出电流，电流通过力矩线圈，力矩线圈随摆舌摆动过程中在磁场作用下产生阻力从而使阻力与所通孔未增大前保持一致。
本发明还公布了一种提高挠性加速度计的抗冲击力的方法，其包括：
a、制作一种挠性加速度计；
b、调节所述阻力控制装置，使权利要求1所述的石英摆片摆动时所受的阻力增大
与现有技术相比，本发明的有益效果：
通过增大通孔的面积从而减小摆片的质量，摆动过程中就减小了摆舌与外环连接部件挠性桥承受的击能力，增强抗冲击能力，同时将通孔的形状改为D形，可最大限度减小摆舌质量，避免摆舌与挠性桥连接处由于通孔的增大而连接处强度降低断裂，同时通过阻力控制装置使摆舌通孔面积增大后摆动的阻力与原来相同，保持系统的稳定性不下降。
附图说明：
图1为本发明中抗冲击石英摆片的结构示意图；
图2为本发明中挠性加速度计表头的内部结构图；
图3为本发明中挠性加速度计的外部结构图；
图中标记：1-外环，2-挠性桥，3-摆舌，4-金属镀膜，5-通孔，6-表头组件，7-电源线柱
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种抗冲击力石英摆片，其包括：外环1和摆舌3，所述摆舌3上端与所述外环1上端通过挠性桥2连接，所述石英摆片上度有金属镀膜4，本实施例中，所述金属镀膜4可采用真空镀膜实现，所述摆舌3中部设置有通孔5，本实施例中，所述摆舌3外边缘圆弧部分直径为13mm，所述通孔5圆弧部分边缘直径为5.5mm，所述通孔5边缘围成的面积与所述摆舌3头外边缘围成的面积之比为0.15到0.3之间，从而增大了通孔5的面积减小整体摆舌3的质量，本摆片减重后的质量为147mg，从而提高摆片的抗冲击能力。由于在测量加速度过程中，摆舌3摆动的角度只与加速度有关，与摆舌3的质量无关，在测量的加速度固定时，摆片所受到的冲击力与质量和加速度的乘积成有关，因此减小摆舌3的质量可以增加挠性桥2所受的冲击力，摆片的抗冲击能力增加，从而避免了具有硬脆性材料石英制成的摆片的断裂，提高了其抗冲击能力，所述通孔5为D形，所D形通孔5弧形部分竖直向下，所述D形通孔5左侧竖线相对于挠性桥2与摆舌3的连接处相齐平，使通孔5的形状与摆舌3部分形状相似，且与摆舌3上金属镀膜4内边缘形状相似，在增大通孔5半径过程中，能使在不改变金属镀膜4形状的前提下使通孔5的面积达到最大，使减少质量达到最大，所述D型通孔5边缘与所述金属镀膜4边缘的最小距离为0mm，当刚好与金属镀膜4边缘接触时，通孔5的面积最大。
实施例2
一种挠性加速度计，其包括表头组件6和阻力控制装置，所述表头组件6抗冲击力石英摆片，所述阻力控制装置用于改变所述石英摆片摆动时的阻力，本实施例中，由于所述表头内部封装有一定压力的气体，以形成空气薄膜阻力来调整，石英摆片摆动时所受的空气阻力，从而曾强系统的稳定性，增大所述通孔5的面积，表头内部的空气通过所述通孔5的通过性增强，所述摆舌3所受的阻力减小，使系统的稳定性减弱，从而通过调节阻力控制装置，电源向力矩线圈提供电流，力矩线圈与磁体作用产生平衡力，从而平衡掉由于通孔5面积增大而减小的阻力，从而消除摆舌3的通孔5增大而带来的系统稳定性减弱的问题(本实施例中，也可增大伺服电路的电流，通过力矩线圈和磁体产生阻力，来增大摆舌摆动过程中的阻力，增强系统稳定性。)。
本实施例中，所述表头组件6还包括：
磁体，所述磁体用于为所述挠性加速度计提供磁场；
力矩线圈，所述力矩线圈粘贴于所述石英摆片上，所述力矩线圈与所述电源相连。
实施例3
一种提高挠性加速度计的抗冲击力的方法，其包括：
a、制作如权利要求2所述的一种挠性加速度计；
b、调节所述阻力控制装置，使权利要求1所述的石英摆片摆动时所受的阻力增大。
Claims (6)
1.一种抗冲击力石英摆片，其包括：外环(1)和摆舌(3)，所述摆舌(3)上端与所述外环(1)内边缘连接，其特征在于，所述摆舌(3)中部设置有通孔(5)，所述孔贯穿所述摆舌(3)，所述通孔(5)边缘围成的面积与所述摆舌(3)头外边缘围成的面积之比为0.15到0.3。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击力石英摆片，其特征在于，所述通孔(5)为D形，所述D形通孔(5)的直线段齐平靠近所述摆舌(3)上端与所述外环(1)连接处。
3.根据权利要求2所述的一种抗冲击力石英摆片，其特征在于，所述摆舌(3)与外环(1)连接处向摆舌(3)延伸端面设置有金属镀膜(4)，所述D型通孔(5)边缘直线段向上与所述金属镀膜(4)边缘挨接。
4.一种挠性加速度计，其包括表头组件(6)和阻力控制装置，其特征在于，所述表头组件(6)包括权利要求2所述的抗冲击力石英摆片，所述阻力控制装置用于改变所述石英摆片摆动时的阻力。
5.根据权利要求4所述的一种挠性加速度计，其特征在于，所述阻力控制装置还包括：
电源；
磁体，所述磁体用于为所述挠性加速度计提供磁场；
力矩线圈，所述力矩线圈粘贴于所述石英摆片上，所述力矩线圈与所述电源相连。
6.一种提高挠性加速度计的抗冲击力的方法，其特征在于，其包括：
a、制作如权利要求5所述的一种挠性加速度计；
b、调节所述阻力控制装置，使权利要求1所述的石英摆片摆动时所受的阻力增大。
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