CN114396926B - 一种半球谐振陀螺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半球谐振陀螺，包括半球谐振子、石英基座和金属基座；所述半球谐振子钎焊连接至所述石英基座上；所述石英基座上设有安装孔位，通过穿过所述安装孔位的螺钉，将所述石英基座安装至所述金属基座上。本发明的石英基座上加工了安装孔位，通过螺钉将石英基座压装在金属基座上，简化了安装工艺，避免支撑柱钎焊连接引出的二次热应力问题，提升了半球谐振陀螺的性能，降低了整体结构的制造成本。螺钉压装的方式生产半球谐振陀螺，能够降低产线关键设备的建设成本，易于实现人工流水化生产作业。本申请将电极引针的支撑功能分离出去，电极引针只用于电学引出，能够提高电极引针的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及精密仪器领域，具体涉及一种半球谐振陀螺。
背景技术
半球谐振陀螺是一种高精度、高可靠性、长寿命的新型惯导级固体陀螺仪，它是利用半球壳唇缘的径向驻波进动效应来感测基座旋转的一种新型振动陀螺。由于半球谐振陀螺仪无运动部件，内部功耗小，对磁场不敏感，潜在的失效因素少，因而它具有很高的测量精度、超强的稳定性和可靠性，良好的抗冲击振动性以及高动态、低噪声的特点。
半球谐振陀螺的结构形式与性能输出息息相关。半球谐振脱落的基座、谐振子与机壳的连接方式和电极引出方式的设计，对其性能至关重要。现有技术中，半球谐振陀螺的结构形式多为电极引针一体支撑式、钎焊支撑等等，制造工艺复杂，成本高，不便于结构的拆卸。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造工艺简单、成本低且机械性能优良的半球谐振陀螺。
为了达到上述目的，本发明提供了一种半球谐振陀螺，包括半球谐振子、石英基座和金属基座；所述半球谐振子钎焊连接至所述石英基座上；所述石英基座上设有安装孔位，通过穿过所述安装孔位的螺钉，将所述石英基座安装至所述金属基座上。
可选地，所述螺钉与所述金属基座的材料相同。
可选地，所述螺钉的螺帽与所述石英基座之间，还设有垫片。
可选地，所述螺钉上涂覆防松螺纹厌氧胶。
可选地，还包括连接于所述金属基座上的电极引针。
可选地，所述电极引针的一端与所述石英基座的电极相连的导线，所述电极引针的另一端焊接至控制电路板。
可选地，所述电极引针为玻封合金材料，通过烧结工艺连接至所述金属基座上。
可选地，所述金属基座的材料为玻封合金材料。
可选地，还包括设于所述半球谐振陀螺外侧的壳体，所述壳体焊接至所述金属基座上。
可选地，所述壳体与所述金属基座的材料相同。
本发明的有益效果为：
本发明的石英基座上加工了安装孔位，通过螺钉将石英基座压装在金属基座上，简化了安装工艺，避免支撑柱钎焊连接引出的二次热应力问题，提升了半球谐振陀螺的性能，降低了整体结构的制造成本。螺钉压装的方式生产半球谐振陀螺，能够降低产线关键设备的建设成本，易于实现人工流水化生产作业。本申请将电极引针的支撑功能分离出去，电极引针只用于电学引出，能够提高电极引针的使用寿命。
附图说明
图1为现有的半球谐振陀螺结构示意图。
图2为本发明的半球谐振陀螺结构示意图。
图中，1-半球谐振子，2-石英基座，3-金属基座，4-螺钉，5-垫片，6-电极引针，7-壳体，8-导线。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“垂直”“水平”“内”“外”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。此外，术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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“安装”“相连”“连接”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；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。
半球谐振陀螺是一种精密仪器，如图1所示，现有的半球谐振陀螺主要包括半球谐振子1、石英基座2和金属基座3等部件。石英基座2通过钎焊连接的方式安装至金属基座3上，通过高温融化的方式从金属基座3上拆卸下来。这种安装和拆卸方式过程复杂、成本高。半球谐振子1钎焊连接在石英基座2上，高温融化也容易导致半球谐振子1与石英基座2之间发生变形。
半球谐振陀螺还包括玻封合金材质的电极引针6。电极引针6通过玻璃烧结工艺烧制在金属基座3上，通过钎焊料焊接在石英基座2上。石英基座2的载荷大，同时连接于石英基座2和金属基座3的电极引针6，既要用于电极引出，还要在一定程度上起到支撑作用。玻璃属于脆性材料，承担支撑作用会降低电极引针6的使用寿命。在高温融化时，所有电极引针6必须全部融化，才能将石英基座2从金属基座3上拆下。
基于上述石英基座2与金属基座3的连接方式致使拆卸不便、及电极引针6承担了过重的支撑作用造成寿命缩短等技术问题，本发明提供了一种便于拆卸的半球谐振陀螺。
如图2所示，本发明提供了一种半球谐振陀螺，包括半球谐振子1、石英基座2和金属基座3。半球谐振子1和石英基座2采用高品质因数的熔融石英材料加工制成。半球谐振子1与石英基座2采用低温钎焊的工艺装配连接，可以有效降低品质因数的损失，保证连接强度。石英基座2上设有安装孔位，通过穿过安装孔位的螺钉4，将石英基座2连接至金属基座3上。石英基座2与金属基座3采用螺钉连接，简化了安装工艺，避免支撑柱钎焊连接引出的二次热应力问题，提升了半球谐振陀螺的性能，降低了整体结构的制造成本。螺钉压装的方式生产半球谐振陀螺，能够降低产线关键设备的建设成本，易于实现人工流水化生产作业。可选地，螺钉4与金属基座3的材料相同，螺钉4的螺帽与石英基座2之间还设有垫片5，在螺钉4上涂覆防松螺纹厌氧胶。
本发明提供的半球谐振陀螺还包括通过烧结工艺连接于金属基座3上的电极引针6。可选地，烧结工艺可以采用玻璃烧结工艺，也可为陶瓷烧结工艺。该烧结工艺包括可保证连接强度和气密性封装的所有可用封装工艺。电极引针6为玻封合金材料，金属基座3选取与玻璃的热膨胀系数相近的材料，如玻封合金材料。在本发明中，电极引针6仅连接于金属基座3上。同时，电极引针6的上端焊接一根与石英基座2的电极相连的导线8，电极引针6的下端与控制电路板焊接在一起。故本发明中，螺钉4用于连接石英基座2和金属基座3；电极引针6不再用于连接石英基座2和金属基座3、对石英基座2没有支撑作用，电极引针6仅用于电极引出；石英基座2和金属基座3的拆卸也不受电极引针6的影响，拆卸石英基座2时，只需要先将导线8焊下、再拧下螺钉4。可选地，电极引针6设有10根。
壳体7设于半球谐振陀螺的外侧，壳体7与金属基座3采用同一种材料，通过激光焊接连接至金属基座3上，保证焊缝的气密性和可靠性良好。在本发明的一个优选实施例中，金属基座3、螺钉4和壳体7均为玻封合金材料。
可通过下述方法制备本发明提供的半球谐振陀螺：
(1)将电极引针通过玻封烧结工艺加工至金属基座上，利用氦质谱检漏仪进行批次检漏测试，剔除不达标的组件。
(2)将半球谐振子与石英基座通过专用装配设备进行高精密装配，获得石英基座组件，在真空环境下通过加热的方式融化石英基座内预先安装好的低温钎焊料；将石英基座组件安装至具有可拆卸电极引出夹头、功能与金属基座相同的标准基座上，测试筛选合格的石英基座组件。
(3)将石英基座组件通过螺钉和垫片安装至金属基座上，保持半球谐振陀螺内部的真空度在10-3Pa以下，将壳体与金属基座通过激光焊接工艺装配在一起，获得半球谐振陀螺。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (3)
1.一种半球谐振陀螺，其特征在于，包括半球谐振子、石英基座、金属基座和壳体；所述半球谐振子钎焊连接至所述石英基座上；所述石英基座上设有安装孔位，通过穿过所述安装孔位的螺钉，将所述石英基座安装至所述金属基座上，所述螺钉用于连接所述石英基座和所述金属基座；所述壳体设于所述半球谐振陀螺外侧，焊接至所述金属基座上；
所述半球谐振陀螺还包括通过玻璃烧结工艺连接于所述金属基座上的电极引针，所述电极引针的一端焊接一根与所述石英基座的电极相连的导线，所述电极引针的另一端焊接至控制电路板；所述电极引针不用于连接所述石英基座和所述金属基座，所述电极引针对所述石英基座没有支撑作用；
所述金属基座、壳体、电极引针和螺钉为玻封合金材料。
2.如权利要求1所述的半球谐振陀螺，其特征在于，所述螺钉的螺帽与所述石英基座之间，还设有垫片。
3.如权利要求1所述的半球谐振陀螺，其特征在于，所述螺钉上涂覆防松螺纹厌氧胶。
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