CN111016033B - 一种基于硅胶的imu减震隔热装置及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于硅胶的IMU减震隔热装置及制备方法，属于惯性导航系统领域，能降低高频震动和减缓温度变化对IMU所产生的影响。IMU减震隔热装置包括：压板、硅胶减震隔热体、IMU传感器、排线、印刷电路板、底板，排线与印刷电路板连接，印刷电路板与IMU传感器连接，IMU传感器与印刷电路板包覆于硅胶减震隔热体中，压板置于硅胶减震隔热体的顶部，硅胶减震隔热体固定于底板上，底板与压板连接。本发明结构简单紧凑、安装方便快捷、生产效率高、材料成本低、减震隔热效果好。

Description

一种基于硅胶的IMU减震隔热装置及制备方法
技术领域
本发明涉及惯性导航测量单元减震隔热的技术领域，特别是一种基于硅胶的IMU减震隔热装置及制备方法。
背景技术
惯性导航具有很多优点：连续工作，很少出现硬件故障；不需要任何外来信息也不向外辐射任何信息，可在任何介质和任何环境条件下实现导航；能输出运载体的位置、速度和姿态等多种导航信息；系统的频带宽，可提供至少50Hz的导航信息，能跟踪运载体的任何机动运动；导航输出数据平稳，极好的短期稳定性。惯性测量单元(Inertial MeasurementUnit，IMU)核心部件包括：加速度计和陀螺、IMU处理器等，输出标定补偿后的加速度计和陀螺原始测量值。大多数IMU包含3个加速度计和3个单自由度陀螺，安装在3个正交敏感轴上。大量资料显示温度变化和高频震动是影响IMU测量值的重要因素。但IMU传感器质量轻且体积小，对震动环境要求高，不同温度环境下会使IMU的测量值产生误差，所以对其减震隔热结构有很高的要求。
发明内容
本发明提供一种基于硅胶的IMU减震隔热装置，能降低高频震动和减缓温度变化对IMU所产生的影响。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种基于硅胶的IMU减震隔热装置，其特征在于，包括：压板、硅胶减震隔热体、IMU传感器和底板，所述压板和底板将硅胶减震隔热体夹在中间，并且通过锁紧装置进行预压力锁紧，所述硅胶减震隔热体内用于安装IMU传感器，所述IMU传感器通过信号线连接到硅胶减震隔热体外部进行数据传输，所述IMU传感器通过包覆成型的方式置于硅胶减震隔热体的内部中间。
进一步地，所述IMU传感器上设有与之相连的印刷电路板，所述信号线为排线，所述排线一端与印刷电路板相连，另一端延伸到硅胶减震隔热体外。
进一步地，所述硅胶减震隔热体采用双组份加成型液体硅胶浇注制成，双组份加成型硅胶硬度为20到25度。
进一步地，所述印刷电路板通过螺栓固定于IMU传感器顶部。
进一步地，所述锁紧装置为均布于底板和压板四周的长螺钉，锁紧后硅胶减震隔热体还具有弹性余量。
进一步地，所述硅胶减震隔热体为长方体、立方体或者圆柱体。
一种上述任意一项所述的硅胶减震隔热体制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、准备一个与需要制备硅胶减震隔热体形状匹配的模具，在模具的腔体内均匀的涂上脱模剂；
步骤2、双组份加成型液体硅胶由A、B两组份可流动性的液体胶组成，将A、B两组份液体胶按混合后少量浇灌在模具内，固化后形成硅胶底座；
步骤3、将IMU传感器、印刷电路板和排线依次相连，之后将IMU传感器和印刷电路板放置在硅胶底座中心处，将排线延伸到模具外；
步骤4、按照步骤2中的方法继续往模具中浇注A、B两组硅胶液体，直至硅胶液体淹没IMU传感器和印刷电路板；
步骤5、等硅胶完全固化后脱模，即完成硅胶减震隔热体的制作。
进一步地，所述双组份加成型液体硅胶的A、B两组份在浇注前进行真空脱泡处理。
进一步地，浇注过程中所述双组份加成型液体硅胶的A、B两组份重量比大致为1:1。
一种利用上述硅胶减震隔热体制备IMU减震隔热装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、准备底板，底板四周开设有螺纹孔，将制作好的硅胶减震隔热体放置在底板正中位置；
步骤2、准备一个压板，压板四周开有与底板上螺纹孔位置对应的光孔，将压板盖在硅胶减震隔热体上；
步骤3、利用螺钉穿过压板的光孔拧紧在对应的底板的螺纹孔上，并预留硅胶减震隔热体的弹性形变余量，即完成IMU减震隔热装置的制备。
本发明的有益效果是：
1)本发明能降低高频震动和减缓温度变化对IMU所产生的影响；
2)结构简单紧凑、安装方便快捷、生产效率高、材料成本低、减震隔热效果好。
3)本发明制备过程中硅胶减震隔热体与IMU传感器连接紧凑，IMU传感器与外部空气隔绝，对IMU传感器提供了全方位的保护，使其寿命长，可以适应恶劣的环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的结构示意图。
附图标记：1-压板，2-排线，3-印刷电路板，4-硅胶减震隔热体，5-IMU传感器，6-底板，7-长螺钉。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
一种基于硅胶的IMU减震隔热装置，如图1～2所示，包括：压板1、硅胶减震隔热体4、IMU传感器5、排线2、印刷电路板3、底板6。印刷电路板3与IMU传感器5连接，用于转接和供电。排线2与印刷电路板3连接，用于将采集的信息通过排线2传递给中央处理器。IMU传感器5与印刷电路板3包裹于硅胶减震隔热体4内，并位于硅胶减震隔热体4的中心位置。压板1置于硅胶减震隔热体4的顶部，硅胶减震隔热体4固定于底板6上，底板6与压板1连接。
本实施例中，硅胶减震隔热体4采用双组份加成型硅胶材质，双组份加成型硅胶具有优良的耐高温性，温度可以达到300度至500度，食品级，无毒无味，不缩水，精密度高。双组份加成型硅胶最高硬度可达到70度，硬度高于50度时，硅胶制品会变脆，容易断裂或折断，各项性能指标都会降低。硅胶减震隔热体4采用的双组份加成型硅胶硬度为20到25度，具有抗震的性能，能够吸收数据采集时外界产生的高频震动，以达到减震的目的。
IMU传感器5与印刷电路板3完全包覆于硅胶减震隔热体4中与外部隔绝空气，且双组份加成型硅胶材质的比热容大能减缓外界温度的影响。硅胶减震隔热体4为长方体，方便安装与固定。硅胶减震隔热体4通过以下步骤来制作：
(1)准备一个腔体为长方体的模具用来保证脱模后的硅胶为长方体，在模具的腔体内均匀的涂上脱模剂，方便脱模。
(2)双组份加成型液体硅胶由A、B两组份可流动性的液体胶组成。将A、B两组份液体胶按重量1:1混合均匀(一定要搅拌均匀，如果没有搅拌均匀，模具硅胶会出现固化不完全的现象，硅胶干燥固化不均匀的状况就会影响硅胶的性能)，进行真空脱泡处理(抽真空排泡时间不宜过久，一般情况下，不超过十分钟，抽真空时间太久，硅胶可能会提前固化，产生了交联反应，使硅胶变成一块一块的，排泡不完全会直接影响硅胶模具的使用寿命)，少量浇灌在模具中。
(3)等硅胶完全固化后，会形成一层具有一定厚度的硅胶底座，将连接后的所述IMU传感器5与所述印刷电路板3放置于硅胶底座中心位置，排线2延伸到模具外，再浇灌步骤(1)中按比例均匀混合的A、B两组份液体胶，使液体胶完全覆盖所述IMU传感器5与所述印刷电路板3，等硅胶完全固化后脱模，就完成了硅胶减震隔热体4的制作。
硅胶减震隔热体4制作完成后制备IMU减震隔热装置方法如下：
印刷电路板3与IMU传感器5采用螺栓连接，印刷电路板3与IMU传感器5上有相对应的孔位，将螺栓穿过孔位的一边，另一边用螺母固定。底板6与压板1采用长螺钉7连接，其中压板11的四角处开了光孔，底板6对应位置处开了螺纹孔，将制作好的硅胶减震隔热体4放置在底板6正中位置；将压板1盖在硅胶减震隔热体4上；长螺钉7穿过压板1的光孔，拧动长螺钉7使长螺钉7与底板6的螺纹孔连接，拧动长螺钉7时要保证有一定的余量，使硅胶减震隔热体4具有一定的弹性。
本实施例所述减震隔热装置的大小应该根据IMU的实际尺寸来调节。此外还可调整硅胶减震隔热体4各方向上的厚度来满足不同程度的减震隔热要求。
需要指出的是长方体形状仅为本发明硅胶减震隔热体4的一种举例说明，实际上可以根据需要做成任意形状，比如立方体、圆柱体等等。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“压板1”、“底板6”应做广义理解，例如，可以是夹板、上盖板、下托板，也可以是平板，或一体的结构等用于连接固定硅胶减震隔热体4的结构，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“中心”、“顶部”、“上”、“一边”、“另一边”、“对应位置”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于硅胶的IMU减震隔热装置，其特征在于，包括：压板、硅胶减震隔热体、IMU传感器和底板，所述压板和底板将硅胶减震隔热体夹在中间，并且通过锁紧装置进行预压力锁紧，所述硅胶减震隔热体内用于安装IMU传感器，所述IMU传感器通过信号线连接到硅胶减震隔热体外部进行数据传输，所述IMU传感器通过包覆成型的方式置于硅胶减震隔热体的内部中间，所述硅胶减震隔热体采用双组份加成型液体硅胶浇注制成，双组份加成型硅胶硬度为20到25度。
2.如权利要求1所述的一种基于硅胶的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述IMU传感器上设有与之相连的印刷电路板，所述信号线为排线，所述排线一端与印刷电路板相连，另一端延伸到硅胶减震隔热体外。
3.如权利要求2所述的一种基于硅胶的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述印刷电路板通过螺栓固定于IMU传感器顶部。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种基于硅胶的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述锁紧装置为均布于底板和压板四周的长螺钉，锁紧后硅胶减震隔热体还具有弹性余量。
5.如权利要求4所述的一种基于硅胶的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述硅胶减震隔热体为长方体、立方体或者圆柱体。
6.一种如 权利要求4所述基于硅胶的IMU减震隔热装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、准备底板，底板四周开设有螺纹孔，将制作好的硅胶减震隔热体放置在底板正中位置；
步骤2、准备一个压板，压板四周开有与底板上螺纹孔位置对应的光孔，将压板盖在硅胶减震隔热体上；
步骤3、利用螺钉穿过压板的光孔拧紧在对应的底板的螺纹孔上，并预留硅胶减震隔热体的弹性形变余量，即完成IMU减震隔热装置的制备。
7.如 权利要求6所述基于硅胶的IMU减震隔热装置的制备方法，其特征在于：所述硅胶减震隔热体的制备方法包括以下步骤：
步骤1、准备一个与需要制备硅胶减震隔热体形状匹配的模具，在模具的腔体内均匀的涂上脱模剂；
步骤2、双组份加成型液体硅胶由A、B两组份可流动性的液体胶组成，将A、B两组份液体胶按混合后少量浇灌在模具内，固化后形成硅胶底座；
步骤3、将IMU传感器、印刷电路板和排线依次相连，之后将IMU传感器和印刷电路板放置在硅胶底座中心处，将排线延伸到模具外；
步骤4、按照步骤2中的方法继续往模具中浇注A、B两组硅胶液体，直至硅胶液体淹没IMU传感器和印刷电路板；
步骤5、等硅胶完全固化后脱模，即完成硅胶减震隔热体的制作。
8.如权利要求7所述基于硅胶的IMU减震隔热装置的制备方法，其特征在于：所述双组份加成型液体硅胶的A、B两组份在浇注前进行真空脱泡处理。
9.如权利要求7所述基于硅胶的IMU减震隔热装置的制备方法，其特征在于：浇注过程中所述双组份加成型液体硅胶的A、B两组份重量比为1:1。
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