CN114993279B - 石英微机械陀螺仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微机械陀螺仪技术领域，提供一种石英微机械陀螺仪，包括安装组件、石英微机械表芯、陀螺数据采集处理电路板和转接组件，安装组件包括陀螺法兰、减振体、第一盖体和第二盖体；陀螺数据采集处理电路板设于陀螺法兰内，并与石英微机械表芯连接；转接组件包括转接安装部件和转接电路板，转接安装部件对应陀螺数据采集处理电路板的安装位置，设置于陀螺法兰与第一盖体或第二盖体之间，转接电路板设于转接安装部件内，并与陀螺数据采集处理电路板连接。本发明通过在陀螺法兰与盖体之间设置转接组件，使陀螺数据采集处理电路板通过转接组件间接对外连接，能够有效提高陀螺数据采集处理电路板安装空间的密封性。

Description

石英微机械陀螺仪

技术领域

本发明涉及微机械陀螺仪技术领域，尤其涉及一种石英微机械陀螺仪。

背景技术

相关技术中，石英微机械陀螺仪的对外引线通过盖体上的出线孔引出，在出线孔处涂胶密封，密封效果不佳。当使用环境温度变化较大时，石英微机械陀螺仪的内部水汽含量变化明显，尤其在低温环境下，石英微机械陀螺仪的内部水汽含量增加，使石英微机械陀螺仪的性能表现变差，从而影响其使用。

发明内容

本发明提供一种石英微机械陀螺仪，用以解决现有技术中至少一个技术缺陷，通过结构改进能够提高陀螺数据采集处理电路板安装空间的密封性，避免石英微机械陀螺仪因密封性差导致其内部集结水汽，以影响陀螺数据采集处理电路板和陀螺数据采集处理电路板的工作性能。

本发明提供一种石英微机械陀螺仪，包括：

安装组件，包括陀螺法兰、减振体、第一盖体和第二盖体，所述减振体设于所述陀螺法兰内，所述第一盖体和所述第二盖体分别封装于所述陀螺法兰的两端；

石英微机械表芯，设于所述减振体内；

陀螺数据采集处理电路板，设于所述陀螺法兰内，并与所述石英微机械表芯连接；

转接组件，包括转接安装部件和转接电路板，所述转接安装部件对应所述陀螺数据采集处理电路板的安装位置，设置于所述陀螺法兰与第一盖体或所述第二盖体之间，所述转接电路板设于所述转接安装部件内，并与所述陀螺数据采集处理电路板连接。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，所述转接安装部件包括本体和凸台，所述凸台凸出所述本体设置；

所述凸台从端面向内开设有第一容纳槽，所述第一容纳槽的槽壁上设置有第一台阶安装部，所述转接电路板设于所述第一台阶安装部；

所述本体背向所述凸台的一端开设有独立于所述第一容纳槽的第二容纳槽，所述第二容纳槽的槽壁上设置有第二台阶安装部，所述陀螺数据采集处理电路板位于所述第二台阶安装部。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽之间形成有封隔件，所述封隔件上贯穿设置有管脚，所述管脚与所述封隔件相接触的位置设置有绝缘层；

所述管脚延伸至所述第一容纳槽以形成第一管脚部，所述转接电路板穿设于所述第一管脚部；所述管脚延伸至所述第二容纳槽以形成第二管脚部，所述陀螺数据采集处理电路板穿设于所述第二管脚部。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，所述转接电路板上焊接有引线，所述引线穿设于所述第一盖体或所述第二盖体的出线孔，并延伸至所述陀螺仪的外部。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，所述减振体与所述陀螺法兰的内侧壁之间设有减振垫。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，所述陀螺数据采集处理电路板包括第一子电路板和第二子电路板，所述第一子电路板和所述第二子电路板之间通过柔性连接件连接；

所述第一子电路板固定在所述陀螺法兰内，并与所述石英微机械表芯连接；所述第二子电路板固定在所述转接安装部件内，并与所述转接电路板连接。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，所述陀螺法兰包括第一分陀螺法兰和第二分陀螺法兰，所述减振体包括第一分减振体和第二分减振体，所述石英微机械表芯包括第一分石英微机械表芯和第二分石英微机械表芯；

所述第一分陀螺法兰的第一端和所述第二分陀螺法兰的第一端连接，所述第一分减振体设于所述第一分陀螺法兰内，所述第一分石英微机械表芯设于所述第一分减振体内；所述第二分减振体设于所述第二分陀螺法兰，所述第二分石英微机械表芯设于所述第二分减振体内，所述第一分减振体与所述第二分减振体正交设置。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，所述转接安装部件设置在所述第二分陀螺法兰与所述第二盖体之间；

所述陀螺数据采集处理电路板设置在所述转接安装部件与所述第二分陀螺法兰所构成的密封容置空间内，所述转接电路板设置在所述转接安装部件与第二盖体所构成的密封容置空间内。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，所述第一分陀螺法兰的一侧安装有与所述第一分石英微机械表芯连接的第一分电路板；

所述第二分陀螺法兰的一侧安装有与所述第二分石英微机械表芯连接的第二分电路板，所述第二分电路板和所述第一分电路板的走线汇合并穿设于所述陀螺数据采集处理电路板。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，所述第一分减振体与所述第一分陀螺法兰的内侧壁之间设有第一分减振垫；所述第二分减振体与所述第二分陀螺法兰的内侧壁之间设有第二分减振垫。

根据本发明实施例提供的石英微机械陀螺仪，通过对应陀螺数据采集处理电路板的安装位置，在陀螺法兰与盖体之间设置转接组件，使陀螺数据采集处理电路板通过转接组件间接对外连接，即转接组件包括转接安装部件和转接电路板，转接安装部件设置在陀螺法兰与盖体之间，陀螺数据采集处理电路板设置在转接安装部件朝向陀螺法兰的一侧，转接电路板设置在转接安装部件朝向盖体的一侧，陀螺数据采集处理电路板与转接电路板之间连接，转接电路板上设置了陀螺仪对外引线的焊盘，即陀螺仪的对外引线焊接到该转接电路板上，并通过盖体上的出线孔引出到陀螺仪的外部，在出线孔的位置涂胶密封。该结构改进能够提高陀螺数据采集处理电路板安装空间的密封性，避免石英微机械陀螺仪因密封性差导致其内部集结水汽，以影响陀螺数据采集处理电路板的工作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1是本发明实施例1提供的石英微机械陀螺仪的结构爆炸示意图；

图2是本发明实施例2提供的石英微机械陀螺仪的结构爆炸示意图之一；

图3是本发明实施例2提供的石英微机械陀螺仪的结构爆炸示意图之二；

图4是本发明实施例2提供的石英微机械陀螺仪中转接安装部件的结构示意图之一；

图5是本发明实施例2提供的石英微机械陀螺仪中转接安装部件的结构示意图之二；

图6是本发明实施例2提供的石英微机械陀螺仪中第一分陀螺法兰的结构示意图；

图7是本发明实施例2提供的石英微机械陀螺仪中第二分陀螺法兰的结构示意图；

图8是本发明实施例2提供的石英微机械陀螺仪中第二分陀螺法兰的结构组合示意图。

附图标记：

10、陀螺法兰；20、减振体；30、石英微机械表芯；

11、第一分陀螺法兰；111、第一基体；112、外缘；113、连接孔；114、第一内凹台；115、限位凸起；116、第一走线通孔；12、第一分减振垫；13、第一分减振体；14、第一分石英微机械表芯；15、第一分电路板；16、第一盖体；

21、第二分陀螺法兰；211、第二基体；212、第二内凹台；213、限位凹槽；214、卡接槽；215、第二走线通孔；

22、第二分减振垫；

23、第二分减振体；

24、第二分石英微机械表芯；

25、第二分电路板；

26、陀螺数据采集处理电路板；261、第二开孔；262、第一子电路板；263、第二子电路板；

27、转接安装部件；271、本体；272、凸台；273、第一容纳槽；274、第一台阶安装部；275、第一管脚部；276、第二容纳槽；277、第二台阶安装部；278、第二管脚部；279、卡接缘；280、封隔件；

28、转接电路板；281、第一开孔；29、第二盖体；291、出线孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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作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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1至图8，对本发明的实施例进行描述。应当理解的是，以下描述仅是本发明的示意性实施方式，并未对本发明构成任何限定。

参阅图1至3，本发明提供一种石英微机械陀螺仪，其利用科氏力效应实现驱动和检测模态振动之间的能量转移，用来测量载体的角速度。石英微机械陀螺仪包括安装组件、石英微机械表芯30、陀螺数据采集处理电路板26和转接组件。石英微机械表芯30作为石英微机械陀螺仪的角速度敏感元件，其内部包含有石英音叉。陀螺数据采集处理电路板26主要驱动石英音叉在固有谐振频率处稳定振动，并对检测叉指的电信号进行放大、滤波和解调，最终输出角速度信号。安装组件作为安装载体，主要为石英微机械表芯30、陀螺数据采集处理电路板26提供安装基准面，以及实现结构密封，同时提供减震作用。

其中，安装组件包括陀螺法兰10、减振体20、第一盖体16和第二盖体29，减振体20设于陀螺法兰10内，第一盖体16和第二盖体29分别封装于陀螺法兰10的两端；石英微机械表芯30设于减振体20内；陀螺数据采集处理电路板26设于陀螺法兰10内，并与石英微机械表芯30连接。

转接组件包括转接安装部件27和转接电路板28，转接安装部件27作为转接电路的载体，用于安装转接电路，以及将转接组件和陀螺法兰10连接。转接电路板28设于转接安装部件27内，转接安装部件27连接在陀螺法兰10与第一盖体16或第二盖体29之间，转接电路板28用于将石英微机械陀螺仪的对外信号从陀螺数据采集处理电路板26连接到转接电路板28上，实现对外连接。

可以理解的是，本发明对应陀螺数据采集处理电路板26的安装位置，在陀螺法兰10与第一盖体16或第二盖体29之间设置转接组件，转接组件包括转接安装部件27和转接电路板28，转接安装部件27与陀螺法兰10密封连接，以形成密封容置空间，陀螺数据采集处理电路板26位于该密封容置空间内，转接电路板28设置在转接安装部件27背对陀螺法兰10的一侧，且转接电路板28与陀螺数据采集处理电路板26连接，从而实现石英微机械陀螺仪对外连接。

相关技术中，陀螺数据采集处理电路板26通过第一盖体16或第二盖体29直接对外连接，即在第一盖体16或第二盖体29上开设出线孔291，陀螺数据采集处理电路板26上对外连接的引线从该出线孔291穿出，引线穿出之后在出线孔291的位置涂胶密封。随着使用时间推移，涂胶密封的位置容易出现胶体脱落，导致石英微机械陀螺仪的密封性变差，容易使水汽进入陀螺数据采集处理电路板26的安装空间内，以影响石英微机械陀螺仪的精度。尤其在低温环境下，石英微机械陀螺仪零偏变化较大，很难满足石英微机械陀螺仪高精度的性能要求。

而本发明通过对应陀螺数据采集处理电路板26的安装位置，在陀螺法兰10与第一盖体16或第二盖体29之间设置转接组件，使陀螺数据采集处理电路板26通过转接组件间接对外连接，即转接组件包括转接安装部件27和转接电路板28，转接安装部件27设置在陀螺法兰10与第一盖体16或第二盖体29之间，陀螺数据采集处理电路板26设置在转接安装部件27朝向陀螺法兰10的一侧，转接电路板28设置在转接安装部件27朝向盖体的一侧，陀螺数据采集处理电路板26与转接电路板28之间连接，转接电路板28上设置了陀螺仪对外引线的焊盘，即陀螺仪的对外引线焊接到该转接电路板28上，并通过第一盖体16或第二盖体29上的出线孔291引出到陀螺仪的外部，在出线孔291的位置涂胶密封。

相当于，陀螺数据采集处理电路板26位于转接安装部件27与陀螺法兰10密封连接所形成的密封容置空间内。转接电路板28位于转接安装部件27与盖体连接形成的容置空间内，即使盖体上的出线孔291处密封性变差，水汽进入到转接电路板28所在的空间内，也不会进入到陀螺数据采集处理电路板26所在的空间内，从而保证石英微机械陀螺仪的结构密封性，确保陀螺数据采集处理电路板26和石英微机械表芯30的性能相对稳定，以提高石英微机械陀螺仪在低温环境下的零偏稳定性。

实施例1：

参阅图1、图2和图3，作为本发明的一种实施例，本实施例提供的石英微机械陀螺仪可以为单轴石英微机械陀螺仪，单轴石英微机械陀螺仪测量载体单轴角速度。

单轴石英微机械陀螺仪包括安装组件、石英微机械表芯30、陀螺数据采集处理电路板26和转接组件。

如图1所示，安装组件包括陀螺法兰10、减振体20、第一盖体16和第二盖体29。陀螺法兰10为空心的圆周状结构，减振体20设于陀螺法兰10内部的空心位置；石英微机械表芯30设于减振体20的内部，陀螺数据采集处理电路板26设于陀螺法兰10内，并与石英微机械表芯30连接；第一盖体16和第二盖体29分别封装于陀螺法兰10的两端，以使陀螺仪的整体结构形成密封结构。

其中，参阅图2和图3，转接组件包括转接安装部件27和转接电路板28，转接安装部件27对应陀螺数据采集处理电路板26的安装位置，设置在陀螺法兰10与第一盖体16之间，或者，设置在陀螺法兰10与第二盖体29之间。比如，陀螺数据采集处理电路板26位于陀螺法兰10与第一盖体16之间，那么，转接安装部件27设置在陀螺法兰10与第一盖体16之间，陀螺数据采集处理电路板26位于转接安装部件27与陀螺法兰10之间；陀螺数据采集处理电路板26位于陀螺法兰10与第二盖体29之间，那么，转接安装部件27设置在陀螺法兰10与第二盖体29之间。

转接电路板28设于转接安装部件27朝向第一盖体16或第二盖体29的一侧，转接电路板28与陀螺数据采集处理电路板26连接，在转接电路板28上设置了陀螺仪对外引线的焊盘，陀螺仪的对外引线焊接到该转接电路板28上，并通过盖体上的出线孔291引出到陀螺仪的外部，在出线孔291的位置涂胶密封。

相当于转接电路板28和陀螺数据采集处理电路板26位于转接安装部件27的两侧，陀螺数据采集处理电路板26和转接电路板28通过转接安装部件27连接，以将陀螺数据采集处理电路板26当中的信号实时传递至转接电路板28，通过转接电路板28引出至陀螺仪外侧。

如图4和图5所示，可以理解的是，转接安装部件27为盖状结构，其具有本体271和凸出于本体271设置的凸台272，本体271的直径与陀螺法兰10的直径相互适应，凸台272的直径小于本体271的直径，与盖体的直径相适应。

如图4所示，在凸台272上从端面向内开设有第一容纳槽273，在第一容纳槽273的槽壁上设置有第一台阶安装部274，转接电路板28嵌设于该第一容纳槽273内，并限制在第一台阶安装部274上。

如图5所示，在本体271上背向凸台272的一端从端面向内开设有独立于第一容纳槽273的第二容纳槽276，在第二容纳槽276的槽壁上设置有第二台阶安装部277，陀螺数据采集处理电路板26嵌设于该第二容纳槽276内，并限制在第二台阶安装部277上。

其中，第一容纳槽273和第二容纳槽276之间形成有封隔件280，相当于，第一容纳槽273和第二容纳槽276通过封隔件280分隔开形成两个独立的容纳空间，使第一容纳槽273和第二容纳槽276之间不会相互贯通，以确保转接安装部件27与陀螺法兰10连接之后能够形成密封容置空间。

封隔件280上贯穿设置有管脚，该管脚为金属管脚，相当于导体连接件，以实现陀螺数据采集处理电路板26与转接电路板28之间的电性连接。在管脚与封隔件280相接触的位置设置有绝缘层，相当于在封隔件280设置有贯通孔以供管脚穿过，管脚和贯通孔之间存在微小间隙，在该微小间隙内填充绝缘材料，以实现管脚密封且绝缘地设置在封隔件280上。

管脚延伸至第一容纳槽273以形成第一管脚部275，转接电路板28穿设于第一管脚部275；管脚延伸至第二容纳槽276以形成第二管脚部278，陀螺数据采集处理电路板26穿设于第二管脚部278。

如图4所示，也可以理解为，在第一容纳槽273的槽底上烧结设置有多个第一管脚部275，转接电路板28上开设有与多个第一管脚部275位置相对应的第一开孔281，转接电路板28通过该第一开孔281穿设在第一管脚部275上，并与第一管脚部275焊接固定。

如图5所示，也可以理解为，在第二容纳槽276的槽底上烧结设置有多个第二管脚部278，陀螺数据采集处理电路板26上开设有与多个第二管脚部278位置相对应的第二开孔261，陀螺数据采集处理电路板26通过第二开孔261穿设在第二管脚部278，并与第二管脚部278焊接固定。

需要说明的是，第一管脚部275与第二管脚部278的数量相对应，且第一管脚部275与第二管脚部278的设置位置相对应，从而使陀螺数据采集处理电路板26与转接电路板28通过一一对应设置的管脚连接。

另外，在本体271上设置有卡接缘279，该卡接缘279用于卡接在陀螺法兰10的卡接槽内，以使转接安装部件27与陀螺法兰10过盈配合，并通过激光焊接方式进行焊接密封。

如图2和图3所示，为了方便将陀螺数据采集处理电路板26焊接固定在转接安装部件27的管脚上，将陀螺数据采集处理电路板26设置为通过柔性连接件（可以为柔性电线）连接的两块电路板，即第一子电路板262和第二子电路板263，第一子电路板262固定在陀螺法兰10内的相应台阶安装部上，并与石英微机械表芯30连接。第二子电路板263固定在转接安装部件27内的相应台阶安装部上，与转接电路板28连接。通过弯折第一子电路板262和第二子电路板263，使第一子电路板262和第二子电路板263在空间上错开，进而完成陀螺数据采集处理电路板26与转接安装部件27和陀螺法兰10之间的焊接固定。

相关技术中，将用于数据采集的陀螺数据采集处理电路板26设置为一整个电路板，无法适应本发明提供的石英微机械陀螺仪进行焊接固定，以及同时与转接电路板28和石英微机械表芯30连接。

可以理解为，本实施例中，将陀螺仪的陀螺数据采集处理电路板26设计成通过柔性连接件（软线或软板）连接的两块电路板，一块电路板固定在陀螺法兰10的内部，与陀螺法兰10内部的陀螺信号连接。另一块电路板固定在转接安装部件27上用以焊接管脚，通过弯折软板将两块电路板在空间上错开，从而方便完成陀螺数据采集处理电路板26与第二分电路板25和转接电路板28之间的连接。

如图1和图3所示，在第二盖体29上开设有用于陀螺仪出线的出线孔291，出线孔291可以设置为六个，转接电路板28上的引线从该出线孔291引出至陀螺仪的外部。

如图2和图3所示，在减振体20与陀螺法兰10的内侧壁之间还设有减振垫。减振垫可以为橡胶材质，具体可以采用甲基乙烯基材料，能够起到减振作用，同时使陀螺仪各方向的刚度相同，不会出现偏振。

本实施例提供的单轴石英微机械陀螺仪在装配过程中，将石英微机械表芯30用胶粘接在减振体20的相应中空位置内，然后通过灌胶工装将减振体20通过减振橡胶垫固定在陀螺法兰10内，再把第一子电路板262粘接在陀螺法兰10内相应的台阶安装部上，把第二子电路板263粘接在转接安装部件27内相应的台阶安装部上，将转接电路板28粘接在转接安装部件27的第一容纳槽273内相应的台阶安装部上。最后将转接安装部件27通过激光封焊的方式固定在陀螺法兰10上，并将第二盖体29通过激光封焊的方式固定在转接安装部件27上，将第一盖体16通过激光封焊的方式固定在陀螺法兰10上，以完成单轴石英微机械陀螺仪的装配。

本实施例提供的单轴石英微机械陀螺仪，通过对应陀螺数据采集处理电路板26的安装位置，在陀螺法兰10与第二盖体29之间设置转接组件，转接组件包括转接安装部件27和转接电路板28，转接安装部件27连接在陀螺法兰10上，以将陀螺数据采集处理电路板26设置在转接安装部件27和陀螺法兰10所形成的密封容置空间内，以提高陀螺数据采集处理电路板26安装空间的密封性，避免石英微机械陀螺仪的内部集结水汽，以影响陀螺数据采集处理电路板26的工作性能。

为了进一步提高石英微机械陀螺仪的密封性，转接安装部件27通过激光封焊的方式固定在陀螺法兰10上时，可以在氮气、氩气、氦气等激光焊接保护气体的环境下进行封焊。

实施例2：

参阅图2和图3，作为本发明的一种实施例，本实施例提供的石英微机械陀螺仪可以为双轴石英微机械陀螺仪。

如图2和图3所示，双轴石英微机械陀螺仪包括安装组件、石英微机械表芯30、陀螺数据采集处理电路板26和转接组件。

其中，如图2和图3所示，安装组件包括第一分陀螺法兰11、第二分陀螺法兰21、第一分减振体13、第二分减振体23、第一盖体16和第二盖体29，石英微机械表芯30包括第一分石英微机械表芯14和第二分石英微机械表芯24。

如图2和图3所示，第一分陀螺法兰11和第二分陀螺法兰21均为空心圆柱，第一分陀螺法兰11的第一端和第二分陀螺法兰21的第一端连接，第一分减振体13设于第一分陀螺法兰11内部的空心位置处，与第一分陀螺法兰11同轴，且与第一分陀螺法兰11内壁之间存在间隙，第一分石英微机械表芯14设于第一分减振体13内。

第二分减振体23设于第二分陀螺法兰21内部的空心位置处，与第二分陀螺法兰21同轴且与第二分陀螺法兰21的内壁有间隙，第二分石英微机械表芯24设于第二分减振体23内，其中，第一分减振体13与第二分减振体23正交设置。

如图2和图3所示，转接组件包括转接安装部件27和转接电路板28，转接安装部件27对应陀螺数据采集处理电路板26的安装位置，设置在第二分陀螺法兰21与第二盖体29之间。

转接安装部件27对应陀螺数据采集处理电路板26的安装位置设置，可以理解为，陀螺数据采集处理电路板26设置在上陀螺仪中，即陀螺数据采集处理电路板26设置在第二分陀螺法兰21和第二盖体29之间时，转接安装部件27设置在第二分陀螺法兰21和第二盖体29之间，以分隔第二分陀螺法兰21和第二盖体29，使第二分陀螺法兰21通过转接安装部件27与第二盖体29间隔相连，确保陀螺数据采集处理电路板26以及第一分电路板15和第二分电路板25的安装空间处于完全密封状态。

若陀螺数据采集处理电路板26设置在下陀螺仪中，即陀螺数据采集处理电路板26设置在第一分陀螺法兰11和第一盖体16之间时，则转接安装部件27设置在第一分陀螺法兰11和第一盖体16之间，以分隔第一分陀螺法兰11和第一盖体16，使第一分陀螺法兰11通过转接安装部件27与第一盖体16间隔相连，确保陀螺数据采集处理电路板26以及第一分电路板15和第二分电路板25的安装空间处于完全密封状态。

在本实施例中，由于石英微机械陀螺仪从上陀螺出线，因此用于石英微机械陀螺仪进行数据采集处理的陀螺数据采集处理电路板26位于上陀螺相应的陀螺法兰内部，即第二分陀螺法兰21内部。

在本实施例中，如图2和图3所示，转接电路板28设于转接安装部件27朝向第二盖体29的一侧，转接电路板28与陀螺数据采集处理电路板26连接，在转接电路板28上设置了陀螺仪对外引线的焊盘，陀螺仪的对外引线焊接到该转接电路板28上，并通过盖体上的出线孔291引出到陀螺仪的外部，在出线孔291的位置涂胶密封。

相当于转接电路板28和陀螺数据采集处理电路板26位于转接安装部件27的两侧，陀螺数据采集处理电路板26和转接电路板28通过转接安装部件27连接，以将陀螺数据采集处理电路板26当中的信号实时传递至转接电路板28，通过转接电路板28引出至陀螺仪外侧。

在本实施例中，如图2和图3所示，两个单轴陀螺，即上陀螺和下陀螺分别有各自的陀螺数据采集处理电路板，即第一分电路板15和第二分电路板25，第一分电路板15和第二分电路板25分别安装在相应的陀螺法兰内部。

如图7和图8所示，第二分陀螺法兰21包括第二基体211，第二基体211为空心的圆柱，在第二基体211的内部形成有第二内凹台212和卡接槽214，第二内凹台212用于安装第二分电路板25，卡接槽214用于安装陀螺数据采集处理电路板26，同时用于和转接安装部件27过盈配合。第二内凹台212的周向侧壁设有多个沿第二分陀螺法兰21的轴向设置的第二走线通孔215。

如图6所示，第一分陀螺法兰11包括第一基体111，第一基体111为空心的圆柱，在第一基体111的内部形成有第一内凹台114，第一内凹台114用于安装第一分电路板15。第一内凹台114的周向侧壁设有多个沿第一分陀螺法兰11的轴向设置的第一走线通孔116。多个第一走线通孔116与多个第二走线通孔215一一对应，用于将第一分电路板15和第二分电路板25与陀螺数据采集处理电路板26电性连接，同时用于将第一分石英微机械表芯14与第一分电路板15电性连接进行数据交换，并用于将第二分石英微机械表芯24与第二分电路板25电性连接进行数据交换。通过在第一分陀螺法兰11和第二分陀螺法兰21上设置走向通孔，以使陀螺仪内部走线简洁有序。

在本实施例中，第一分减振体13上开设有用于容纳第一分石英微机械表芯14的安装空间，第一分石英微机械表芯14适配安装在第一分减振体13内。如图8所示，第二分减振体23上开设有用于容纳第二分石英微机械表芯24的安装空间，第二分石英微机械表芯24适配安装在第二分减振体23内。

将每一个单轴陀螺安装在相互独立的分减振体上，第一分减振体13和第二分减振体23能够分别对每一个单轴陀螺进行减振，使减振效果更好，提高陀螺减振性能。相比将两个陀螺同时安装在同一个减振体，不仅不会导致两个陀螺安装不匹配，而且能够避免同一个减振体需要同时对两个单轴陀螺进行减振，以影响减振效果。

在本发明的一个实施例中，第一分减振体13与第一分陀螺法兰11的内侧壁之间设有第一分减振垫12，第二分减振体23与第二分陀螺法兰21的内侧壁之间设有第二分减振垫22。第一分减振垫12和第二分减振垫22的结构相同，且均可以为橡胶材质。其中，第一分减振垫12和第二分减振垫22可以采用甲基乙烯基材料，能够起到减振作用，同时确保陀螺仪各方向的刚度相同，不会出现偏振。

在本发明的一个实施例中，第一分陀螺法兰11和第二分陀螺法兰21之间通过卡接缘和卡接槽插接配合，也就是说，第一分陀螺法兰11的第一端为凹槽结构，第二分陀螺法兰21的第一端为凸起结构，装配时将第二分陀螺法兰21的凸起结构放置在第一分陀螺法兰11的凹槽结构内，两者之间采用过盈配合实现对第一分陀螺法兰11和第二分陀螺法兰21的密封连接。

并且，在第一分陀螺法兰11的凹槽结构上设有限位凸起115，在第二分陀螺法兰21的凸起结构上设置限位凹槽213，限位凸起115卡限在限位凹槽213内，使得第一分陀螺法兰11和第二分陀螺法兰21的相对位置固定，保证第一分石英微机械表芯14和第二分石英微机械表芯24的正交位置不变。

在发明的一个实施例中，第一分陀螺法兰11的外侧设有外缘112，外缘112上均匀分布四个用于固定第一分陀螺法兰11的连接孔113，第一分陀螺法兰11通过此四个连接孔113可以使双轴石英微机械陀螺仪固定在待测器件上。

本发明实施例提供的双轴石英微机械陀螺仪的装配过程如下：

首先，安装第二分陀螺法兰21与第二分减振体23，将第二分陀螺法兰21与第二分减振体23装配在专门为双轴石英微机械陀螺仪装配设计的陀螺灌胶工装里面，将第二分陀螺法兰21与第二分减振体23正确装配在陀螺灌胶工装里面之后，在第二分陀螺法兰21与第二分减振体23之间会形成四块环形空隙，该四块环形空隙作为第二分减振垫22的成型空间。将第二分减振垫22的材料灌入四块环形空隙，待材料凝固即形成第二分减振垫22。

再将第二分石英微机械表芯24通过胶粘的方式粘接在第二分减振体23的长方形减振槽内完成固定。

再将第二分陀螺法兰21相应的线焊接在第二分电路板25上面，并将第二分石英微机械表芯24的管腿焊接在第二分电路板25上。将陀螺数据采集处理电路板26通过胶粘的方式固定在第二分陀螺法兰21的相应台阶安装部上。

其次，安装第一分陀螺法兰11与第一分减振体13，将第一分陀螺法兰11与第一分减振体13装配在专门为双轴石英微机械陀螺仪装配设计的陀螺灌胶工装里面，将第一分陀螺法兰11与第一分减振体13正确装配在陀螺灌胶工装里面之后，在第一分陀螺法兰11与第一分减振体13之间会形成四块环形空隙，这四块环形空隙作为第一分减振体13的成型空间，将第一分减振体13的材料灌入四块环形空隙，待材料凝固即形成第一分减振体13。

再将第一分石英微机械表芯14通过胶粘的方式粘接在第一分减振体13的长方形减振槽内完成固定。

再将第一分陀螺法兰11相应的线焊接在第一分电路板15上，并将第一分石英微机械表芯14的管腿焊接在第一分电路板15上。然后将第一分陀螺法兰11的走线通过第一走线通孔116、第二走线通孔215和第二分电路板25，与第二分电路板25的走线汇合穿过陀螺数据采集处理电路板26。

再者，将装配好的第二分陀螺法兰21放置在装配好的第一分陀螺法兰11里面，两者之间采用过盈配合或进行激光封焊，装配时将第二分陀螺法兰21的限位凹槽213与第一分陀螺法兰11的限位凸起115对齐，使得第一分陀螺法兰11和第二分陀螺法兰21的相对位置固定，保证第一分石英微机械表芯14和第二分石英微机械表芯24的正交位置不变。通过设置第一分陀螺法兰11和第二分陀螺法兰21，分别对第一分石英微机械表芯14和第二分石英微机械表芯24进行单独安装以形成两个单轴陀螺，两个单轴陀螺可以分开测试，方便单轴陀螺前期筛选工作。

最后，安装转接组件，将第一子电路板262焊接固定在第二分陀螺法兰21上，将第二子电路板263焊接在转接安装部件27的第二管脚部278上，再在氮气环境下通过激光封焊将转接安装部件27焊接到第二分陀螺法兰21上。

再将转接电路板28焊接在转接安装部件27的第一管脚部275上，通过转接电路板28将汇合后的总线由第二盖体29的出线孔291穿出到达陀螺仪外部。然后将第二盖体29通过激光封焊的方式固定在转接安装部件27上，完成整个双轴石英微机械陀螺仪的装配。

本发明实施例提供的双轴石英微机械陀螺仪工作过程中，第一分石英微机械表芯14和第二分石英微机械表芯24的敏感轴成90度正交，分别检测两个轴向的角速度。陀螺仪通过螺钉组装在需要检测角速度的结构体内，第一分石英微机械表芯14和第二分石英微机械表芯24分别敏感到相应轴向的角速度，并通过第一分电路板15和第二分电路板25以及陀螺数据采集处理电路板26将角速度信号转化成电信号传出。

其中，第一分减振体13、第一分减振垫12、第二分减振体23和第二分减振垫22进行减振，保证各方向的刚度相同，不会出现偏振。

本发明实施例提供的双轴石英微机械陀螺仪，通过对应陀螺数据采集处理电路板26的安装位置，在第二分陀螺法兰21和第二盖体29之间设置转接组件，转接组件包括转接安装部件27和转接电路板28，转接安装部件27连接在第二分陀螺法兰21上，以将陀螺数据采集处理电路板26设置在转接安装部件27和第二分陀螺法兰21所形成的密封容置空间内，在转接电路板28上焊接陀螺仪的对外引线，以使陀螺数据采集处理电路板26通过转接电路板28间接对外连接，以提高陀螺数据采集处理电路板26安装空间的密封性，避免石英微机械陀螺仪的内部集结水汽，以影响陀螺数据采集处理电路板26的工作性能。

在低温环境下，可以阻止双轴石英微机械陀螺仪的内部水汽含量上升，使双轴石英微机械陀螺仪内部的电路和石英音叉表芯性能相对稳定，从而提高陀螺仪在低温环境下的零偏稳定性。

需要说明的是，本发明各个实施例中的技术方案可以相互结合，但是相互结合的基础是以本领域普通技术人员能够实现为准；当技术方案的结合出现相互矛盾或者无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，即也不属于本发明的保护范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种石英微机械陀螺仪，其特征在于，包括：

安装组件，包括陀螺法兰、减振体、第一盖体和第二盖体，所述减振体设于所述陀螺法兰内，所述第一盖体和所述第二盖体分别封装于所述陀螺法兰的两端；

石英微机械表芯，设于所述减振体内；

陀螺数据采集处理电路板，设于所述陀螺法兰内，并与所述石英微机械表芯连接；

转接组件，包括转接安装部件和转接电路板，所述转接安装部件对应所述陀螺数据采集处理电路板的安装位置，设置于所述陀螺法兰与第一盖体或所述第二盖体之间，所述转接电路板设于所述转接安装部件内，并与所述陀螺数据采集处理电路板连接；

所述转接安装部件包括本体和凸台，所述凸台凸出于所述本体设置；所述凸台从端面向内开设有第一容纳槽，所述第一容纳槽的槽壁上设置有第一台阶安装部，所述转接电路板设于所述第一台阶安装部；

所述本体背向所述凸台的一端开设有独立于所述第一容纳槽的第二容纳槽，所述第二容纳槽的槽壁上设置有第二台阶安装部，所述陀螺数据采集处理电路板位于所述第二台阶安装部。

2.根据权利要求1所述的石英微机械陀螺仪，其特征在于，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽之间形成有封隔件，所述封隔件上贯穿设置有管脚，所述管脚与所述封隔件相接触的位置设置有绝缘层；

所述管脚延伸至所述第一容纳槽以形成第一管脚部，所述转接电路板穿设于所述第一管脚部；所述管脚延伸至所述第二容纳槽以形成第二管脚部，所述陀螺数据采集处理电路板穿设于所述第二管脚部。

3.根据权利要求1所述的石英微机械陀螺仪，其特征在于，所述转接电路板上焊接有引线，所述引线穿设于所述第一盖体或所述第二盖体的出线孔，并延伸至所述陀螺仪的外部。

4.根据权利要求1所述的石英微机械陀螺仪，其特征在于，所述减振体与所述陀螺法兰的内侧壁之间设有减振垫。

5.根据权利要求1至4任一项所述的石英微机械陀螺仪，其特征在于，所述陀螺数据采集处理电路板包括第一子电路板和第二子电路板，所述第一子电路板和所述第二子电路板之间通过柔性连接件连接；

所述第一子电路板固定在所述陀螺法兰内，并与所述石英微机械表芯连接；所述第二子电路板固定在所述转接安装部件内，并与所述转接电路板连接。

6.根据权利要求1至4任一项所述的石英微机械陀螺仪，其特征在于，所述陀螺法兰包括第一分陀螺法兰和第二分陀螺法兰，所述减振体包括第一分减振体和第二分减振体，所述石英微机械表芯包括第一分石英微机械表芯和第二分石英微机械表芯；

所述第一分陀螺法兰的第一端和所述第二分陀螺法兰的第一端连接，所述第一分减振体设于所述第一分陀螺法兰内，所述第一分石英微机械表芯设于所述第一分减振体内；所述第二分减振体设于所述第二分陀螺法兰，所述第二分石英微机械表芯设于所述第二分减振体内，所述第一分减振体与所述第二分减振体正交设置。

7.根据权利要求6所述的石英微机械陀螺仪，其特征在于，所述转接安装部件设置在所述第二分陀螺法兰与所述第二盖体之间；

所述陀螺数据采集处理电路板设置在所述转接安装部件与所述第二分陀螺法兰所构成的密封容置空间内，所述转接电路板设置在所述转接安装部件与第二盖体所构成的密封容置空间内。

8.根据权利要求6所述的石英微机械陀螺仪，其特征在于，所述第一分陀螺法兰的一侧安装有与所述第一分石英微机械表芯连接的第一分电路板；

所述第二分陀螺法兰的一侧安装有与所述第二分石英微机械表芯连接的第二分电路板，所述第二分电路板和所述第一分电路板的走线汇合并穿设于所述陀螺数据采集处理电路板。

9.根据权利要求6所述的石英微机械陀螺仪，其特征在于，所述第一分减振体与所述第一分陀螺法兰的内侧壁之间设有第一分减振垫；所述第二分减振体与所述第二分陀螺法兰的内侧壁之间设有第二分减振垫。

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