專利名稱：用于外部玻璃料安裝組件的系統(tǒng)及方法
用于外部玻璃料安裝組件的系統(tǒng)及方法
政府許可權(quán)益在通過美國軍方獲得的編號為W31P4Q-09-C-0348的合同下，本發(fā)明在美國政府的支持下做出。美國政府具有本發(fā)明中一定的權(quán)益。
背景技術(shù)：
原子傳感器，例如冷原子時(shí)鐘和環(huán)形激光陀螺儀，使用外部組件來在光信號和光學(xué)信號進(jìn)入原子傳感器的主體時(shí)對它們進(jìn)行控制，并且當(dāng)光和信號離開原子傳感器主體時(shí)對它們進(jìn)行感測。由于外部組件接收和控制光信號以及其它信號，這些組件必須在相對于原子傳感器的主體的正確位置上，以準(zhǔn)確地接收和控制光信號以及其它信號。為了將外部組件固定在正確的位置上，使用粘結(jié)劑將該組件附著到原子傳感器的主體?？商鎿Q地，外部機(jī)械結(jié)構(gòu)可以將原子傳感器和外部組件相對于彼此固定在期望的位置上。然而，當(dāng)使用粘接劑或者外部機(jī)械結(jié)構(gòu)固定外部組件時(shí)，振動(dòng)和沖擊引起組件和原子傳感器相對于彼此的移動(dòng)。該相對于彼此的移動(dòng)影響了傳感器的操作質(zhì)量。另外，在原子傳感器制造過程中使用粘結(jié)劑和外部機(jī)械結(jié)構(gòu)來安裝外部組件需要多個(gè)步驟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于外部玻璃料安裝組件的系統(tǒng)及方法，并且將通過閱讀和學(xué)習(xí)如下說明書得以理解。本發(fā)明的實(shí)施例提供了改進(jìn)的用于傳感器設(shè)備上的外部玻璃料安裝組件的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于制造傳感器設(shè)備的方法包括在傳感器主體中的至少一個(gè)開口之上，將至少一個(gè)組件堆固定在傳感器主體上，其中至少一個(gè)組件堆包括多個(gè)組件；向至少一個(gè)組件堆中的多個(gè)組件以及傳感器主體施加玻璃料。該方法進(jìn)一步包括加熱玻璃料、至少一個(gè)組件堆以及傳感器主體，使得玻璃料熔化；并且冷卻玻璃料、至少一個(gè)組件堆以及傳感器主體，使得至 少一個(gè)組件堆固定到傳感器主體。


當(dāng)依照優(yōu)選實(shí)施例的說明以及如下附圖進(jìn)行考慮時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例能夠更容易被理解，并且其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和用途將會容易明白，其中:附圖1為剖面圖，說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中用玻璃料將外部安裝的組件附著到傳感器主體上；附圖2為框圖，說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中組件堆中的多個(gè)組件；附圖3為框圖，說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的固定裝置，用于將組件堆固定到傳感器主體；附圖4為框圖，說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)將組件堆固定到傳感器主體時(shí)固定裝置的詳細(xì)視圖；附圖5為框圖，說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的原子鐘的典型實(shí)施方式；
附圖6為流程圖，說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中使用玻璃料將外部安裝的組件附著到傳感器主體上的方法；根據(jù)慣例，各種描述的特征并沒有按照比例繪制，被繪制為強(qiáng)調(diào)與示例性實(shí)施例相關(guān)的特定特征。
具體實(shí)施例方式在以下詳細(xì)說明中，對形成說明書一部分的附圖進(jìn)行參考，并且其中采用了本發(fā)明可以被實(shí)施的特定說明性實(shí)施例的方式。這些實(shí)施例的說明足夠詳盡從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)理解可以使用其它實(shí)施例，并且在不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下可以做出邏輯、機(jī)械和電氣方面的改變。因此以下詳細(xì)說明并不是在限定意義上做出的。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種使用玻璃料將組件外部安裝到原子傳感器上的系統(tǒng)和方法。通過將外部組件放置在相對于原子傳感器的主體的正確位置上并圍繞外部組件施加玻璃料，使得當(dāng)加熱原子傳感器、外部組件和玻璃料時(shí)，玻璃料會將外部組件彼此焊接并焊接到原子傳感器的主體。通過使用玻璃料，外部組件剛性地附著到原子傳感器主體，使得當(dāng)系統(tǒng)振動(dòng)或者受沖擊時(shí)，外部組件隨著原子傳感器移動(dòng)。另外，在其它組件接到原子傳感器的主體的同時(shí)，外部組件可以接到原子傳感器的主體。由于使用玻璃料可以將多個(gè)組件同時(shí)接到原子傳感器主體上的不同位置處，所以玻璃料的使用會使用更少的制造步驟來將原子傳感器的主體接到外部組件。附圖1為傳感器100的剖面圖，其中用玻璃料104將外部組件附著到原子傳感器100的傳感器主體106上。傳感器100是光學(xué)傳感器(例如加速度計(jì)、陀螺儀、原子鐘等諸如此類)。某些實(shí)施例中，傳感器100包括傳感器主體106，其包括空腔108，該空腔108圍成密閉的密封環(huán)境，其中環(huán)境類型幫助傳感器100正確操作。例如，當(dāng)傳感器100是環(huán)形激光陀螺儀，空腔108會包含期望的氣體，該期望的氣體密閉地密封在傳感器主體106內(nèi)。在傳感器為原子鐘的另一實(shí)施方式中，空腔108包圍密閉地密封在傳感器主體106內(nèi)的真空。

在某些實(shí)施方式中，傳感器100所獲得的測量信息由空腔108內(nèi)包含的光學(xué)能量的觀測模式獲得。鑒于這個(gè)原因，傳感器100具有開口 110，以允許空腔108內(nèi)產(chǎn)生的測量信息由與傳感器100連接的外部系統(tǒng)所使用。開口 110處于傳感器主體106上的位置，該位置允許光學(xué)能量離開或者進(jìn)入傳感器主體106，并且允許外部系統(tǒng)分析空腔108內(nèi)的光學(xué)能量的模式。如圖1所示，與傳感器主體106對接的組件結(jié)合在一起形成一個(gè)或多個(gè)組件堆102。傳感器100可以具有多個(gè)組件堆102，其與傳感器主體106中的不同開口 110相關(guān)聯(lián)。例如，當(dāng)傳感器100為原子鐘時(shí)，傳感器主體106可以具有將光引入到空腔108中的一個(gè)或多個(gè)開口 110和將光線傳送到空腔108以外的一個(gè)或多個(gè)開口 110。在與將光線引導(dǎo)入空腔108中相關(guān)聯(lián)的組件堆102的一個(gè)示例性實(shí)施例中，組件堆102可以包括光源(例如激光)、透鏡、分束器(即，將光的多個(gè)部分引導(dǎo)到分離的開口的裝置)、光束擴(kuò)展器，以及諸如此類。在與接收來自空腔108的光相關(guān)聯(lián)的組件堆102的示例性實(shí)施例中，組件堆102包括光電探測器、透鏡等。另外，為了保持空腔108內(nèi)的真空，在一個(gè)實(shí)施例中，組件堆102包括吸收劑。在傳感器100為環(huán)形激光陀螺儀的一個(gè)實(shí)施例，組件堆102將包括發(fā)光二極管，用于啟動(dòng)環(huán)形激光陀螺儀的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)繞空腔108的開口 110包括光學(xué)元件112，該光學(xué)元件112可以包括透明窗元件、反射鏡元件、或者部分透明和部分反射的元件。在至少一個(gè)實(shí)施例中，玻璃料104或者玻璃焊劑用于將組件堆102中的各個(gè)組件互接。這里使用的詞語“玻璃料”指的是熔化的或者部分熔化的物質(zhì)，其可被加熱形成玻璃。與將各個(gè)組件彼此接合一起，玻璃料104也用于將組件堆102接合到傳感器主體106。在某些實(shí)施方式中，玻璃料104用于將鏡子和窗112接合到傳感器主體106。在光學(xué)元件112被接合到傳感器主體106的某些實(shí)施例中，組件堆102被接合到光學(xué)元件112。例如，使用玻璃料104將光學(xué)元件112接合到傳感器主體106，使得玻璃料104在光學(xué)元件112和傳感器主體106之間形成密閉密封。在開口 110不包括光學(xué)元件112的可替換實(shí)施例中，使用玻璃料104，在開口 110之上直接將組件堆102接合到傳感器主體106，以在組件堆102和傳感器主體106之間形成密閉密封。通過使用玻璃料104將組件堆102 (或者與光學(xué)元件112—起，或者不一起)接到傳感器主體106，組件堆102中的組件牢固地接合到傳感器主體106，使得對傳感器100的沖擊和振動(dòng)而對傳感器100精確度的影響減小了。另外，通過使用玻璃料104將組件堆102中的組件互接,并且將組件堆102接到傳感器主體106，傳感器100中的組件可處于它們相對于傳感器主體106的各自位置處并且同時(shí)互相接合并接合到傳感器主體106。附圖2為框圖，說明了具有多個(gè)傳感器堆中的多個(gè)組件的傳感器200。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器200包括如上所述的傳感器100。因而，這里相對圖2所提供的可替換實(shí)施例的說明可應(yīng)用于圖1所述的實(shí)施例，反之亦然。在圖2所說明的實(shí)施例中，傳感器200為原子鐘。傳感器200包括至少三個(gè)組件堆，202，222，和242。組件堆202和222共同作用以將光引入傳感器200內(nèi)的空腔208中。傳感器200包括具有空腔208的傳感器主體206，空腔208包括真空室空腔，該真空室空腔在無源真空中保持堿金屬原子，例如銣或銫(例如，Rb-87)。鏡子210和窗212的布置允許光束被引入并且環(huán)繞傳感器主體206，其中，鏡子210環(huán)繞傳感器主體206的內(nèi)部反射光束。在某些實(shí)施例中，組件堆202，222和242直接接合到傳感器主體206，并且不接合到調(diào)解窗212 (inter cedingwindow)。在其它實(shí)施例中，一個(gè)或者多個(gè)組件堆202,222和242可接合到調(diào)解窗。組件堆202，222和242包括透鏡203，223和243。透鏡203，223和243分別置于它們各自的區(qū)域，使得它們緊靠傳感器主體206，因此，使用玻璃料將透鏡203，223和243固定到傳感器主體206。通過使用玻璃料盡可能近地將透鏡203，223和243固定到傳感器主體206，透鏡203，223和243連同玻璃料能夠密閉地密封傳感器主體206的內(nèi)腔，并且保持空腔208內(nèi)的真空環(huán)境。在某些實(shí)施例中，透鏡203，223和243中的一個(gè)或多個(gè)為相對于傳感器主體206放置的凸透鏡。在這些實(shí)施例中，透鏡的突出部分可布置成面對傳感器主體206內(nèi)腔208，使得它們能夠有效地從組件堆202和222傳送光，并將光聚焦到空腔內(nèi)的特定位置。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡243接收來自傳感器主體206內(nèi)的光線，并將其聚焦到組件堆242內(nèi)的接收電子件244上。在一個(gè)實(shí)施例中，組件堆202包括接收光束250并且在光束250進(jìn)入到傳感器主體206的內(nèi)腔208之前調(diào)整光束250的組件。為了調(diào)整光束250，組件堆202包括準(zhǔn)直透鏡217、光學(xué)隔離器213、一系列波片209、分束器211、以及擴(kuò)束器207。組件堆202還包括支撐結(jié)構(gòu)215和205，以將各種組件設(shè)置在彼此相距的適當(dāng)距離處，以調(diào)整光束250的屬性。操作時(shí)，組件堆202首先通過準(zhǔn)直透鏡217接收光。準(zhǔn)直透鏡217從光源(如激光器，或者其它光產(chǎn)生裝置)接收光束250，并且調(diào)整光束250，使得組成光束250的光線互相平行。然后光離開準(zhǔn)直透鏡217進(jìn)入光學(xué)隔離器213。在某些實(shí)施例中，在被準(zhǔn)直的光進(jìn)入光學(xué)隔離器213之前，準(zhǔn)直透鏡217從光學(xué)隔離器213偏離了定義的距離。為了在與光學(xué)隔離器213相距的偏移距離處支撐準(zhǔn)直透鏡217，支撐機(jī)構(gòu)215附著在準(zhǔn)直透鏡217和光學(xué)隔離器213之間。在所示至少該實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)215由玻璃制成，并且制造過程中剛性地連接到準(zhǔn)直透鏡217和光學(xué)隔離器213兩者。在至少一個(gè)實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡217、光學(xué)隔離器213以及支撐結(jié)構(gòu)215的相接合的組合圍成密閉密封的腔室，光束250在準(zhǔn)直后穿過該密閉密封的腔室。光學(xué)隔離器213允許光僅在一個(gè)方向穿過組件堆202并且作為光二極管起作用。在光束250穿過光學(xué)隔離器213后，光束250進(jìn)入到分束器211以及波片209的組合。如圖2的示例性實(shí)施例所示，分束器211夾在兩片波片209之間。隨著光束穿過組件堆202，波片209改變光束的極性為期望的極性從而進(jìn)入到傳感器主體206中。如所示，第一波片209在光束250穿過分束器211傳播前改變其極性。分束器211將光束250分成兩個(gè)獨(dú)立光束250a和250b。分束器將光束250b反射出組件堆202外，以便在外部應(yīng)用中使用或者由諸如組件堆222的不同組件堆所使用。與光束250b相反，在光束250a進(jìn)入傳感器主體206之前，其會穿過組件堆202中的另外的組件。例如，在穿過分束器211之后，光束250a穿過第二波片209，以在光束250a進(jìn)入傳感器主體206之前進(jìn)一步調(diào)整光束250a的極性。當(dāng)光束250a的極性已經(jīng)被波片209調(diào)整之后，光束250a穿過擴(kuò)束器207和透鏡203，其中透鏡203大體如上所述并與傳感器主體206 —起形成密閉密封。擴(kuò)束器207折射經(jīng)準(zhǔn)直和偏振的光，使得光束250a在穿過透鏡203之前擴(kuò)展。為了允許折射的光束250a擴(kuò)展，擴(kuò)束器207偏離透鏡203 —定距離，該距離在擴(kuò)束器207和透鏡203之間提供足夠大的空間，以供在光束250a穿過透鏡203之前，光束250a擴(kuò)展到期望的直徑。為了將擴(kuò)束器203從透鏡207偏離，支撐結(jié)構(gòu)205剛性地接合到透鏡203和擴(kuò)束器207兩者。在一個(gè)實(shí)施方式中，支撐結(jié)構(gòu)205由玻璃制`造，并且使用玻璃料密封接合到擴(kuò)束器207和透鏡203兩者。在一個(gè)實(shí)施方式中，將支撐結(jié)構(gòu)205接合到擴(kuò)束器207和透鏡203上的玻璃料密封是密閉密封，以防止外界物質(zhì)進(jìn)入到支撐結(jié)構(gòu)205內(nèi)的空間和干擾光束250a。在穿過透鏡203后,光束250a由一系列鏡子210反射從而將光引導(dǎo)到傳感器主體206中間的一組原子處。在一個(gè)實(shí)施例中，由分束器211反射出組件堆202外的光束250b由一個(gè)或多個(gè)鏡子230反射以進(jìn)入組件堆222。組件堆222包括波片229、擴(kuò)束器227以及透鏡223。在一個(gè)實(shí)施例中，組件堆222中的組件由支撐結(jié)構(gòu)225支撐。組件堆222中的不同組件與組件堆202中的對應(yīng)組件類似地起作用。例如，波片229與波片209中的第二波片類似地起作用，擴(kuò)束器227與擴(kuò)束器207類似地起作用，透鏡223與透鏡203類似地起作用，并且支撐結(jié)構(gòu)225與支撐結(jié)構(gòu)205類似地起作用。組件堆202和222在傳感器主體206外表面上的不同位置有助于提供由鏡子210反射的不同光束。例如，鏡子210以如此方式反射光束250a和250b，使得傳感器主體206內(nèi)的不同反射光束沿著三個(gè)正交軸線相交，同時(shí)照亮空腔208中心處的原子。
如上所述，傳感器200包括組件堆242，其包括光電探測器244和透鏡243。在光由鏡子210反射出空腔208的某些例子中，該光被反射到組件堆242。組件堆242還包括支撐結(jié)構(gòu)245，以將光電探測器244保持在距離透鏡243的指定距離處。支撐結(jié)構(gòu)245與組件堆202和222中的其它支撐結(jié)構(gòu)225和205類似地起作用。具體地，支撐結(jié)構(gòu)225的作用是在接合到光學(xué)組件的同時(shí)設(shè)定光學(xué)組件之間的距離。還能用玻璃料密封將支撐結(jié)構(gòu)225接合到光電探測器244和透鏡243。另外，將支撐結(jié)構(gòu)225密封地接合到光電探測器244和透鏡243的玻璃料密封使在光電探測器244和透鏡243之間的空間隔離。如上所述，組件堆202，222和242均包括多個(gè)組件，這些組件放置在相對于傳感器主體206的精準(zhǔn)位置處，以允許光正確地在傳感器主體206內(nèi)、外以及環(huán)繞其傳播。用玻璃料，組件堆202，222和242中的組件接合在一起并且結(jié)合到傳感器主體206，以剛性地保持組件相對于傳感器主體206的精準(zhǔn)位置。使用玻璃料將組件堆202，222和242中的組件接合到傳感器206，減少了在傳感器200操作過程中組件相對于傳感器主體206的移動(dòng)。通過減少組件相對于傳感器200的移動(dòng)，使用玻璃料將組件堆202，222和242中的組件結(jié)合到一起并且將組 件堆202，222和242結(jié)合到傳感器主體206也減少了傳感器200的測量誤差，因?yàn)榻M件相對于傳感器主體206的移動(dòng)減少了。附圖3為框圖，說明了用于將組件堆302 (例如傳感器堆102，202，222或242)固定到傳感器主體306 (例如傳感器主體106或206)的固定裝置304。如上所述，使用玻璃料過程的一個(gè)優(yōu)勢在于傳感器所有的不同元件都可以同時(shí)結(jié)合到傳感器主體306。為了將組件堆302、鏡子、窗以及其它諸如此類的不同組件結(jié)合到傳感器主體306，傳感器主體306被安裝在固定裝置304內(nèi)。這里使用的術(shù)語“固定裝置”指的是一種剛性結(jié)構(gòu)，制造過程中該剛性結(jié)構(gòu)將組件保持在精確的位置上。例如，當(dāng)傳感器主體306安裝在固定裝置304內(nèi)時(shí)，固定裝置將組件保持在相對于傳感器主體306的期望位置處。在一個(gè)實(shí)施例中，固定裝置304使用柱塞310在合適的位置來保持組件堆302的不同組件。在另一示例性實(shí)施方式中，固定裝置304由多個(gè)部件構(gòu)成，在將傳感器主體306和組件組裝到一起時(shí)將該多個(gè)部件組裝到一起。例如，固定裝置304具有頂部308，在傳感器主體306已被放在固定裝置304內(nèi)后，頂部308被固定到固定裝置304的底部312。固定裝置304將所有組件固定到傳感器主體，使得玻璃料能夠被施加到多個(gè)組件和傳感器主體。另外，固定裝置304、組件、傳感器主體306、以及聯(lián)結(jié)傳感器主體306和組件的玻璃料能夠同時(shí)被加熱，使得玻璃料同時(shí)將所有由固定裝置304固定在合適位置的組件同時(shí)接合。當(dāng)玻璃料已將各種組件接合到傳感器主體306時(shí)，從固定裝置304移除傳感器主體306和鄰接組件。附圖4為框圖，說明了當(dāng)將組件堆402 (例如組件堆302)固定到傳感器主體406 (例如主體306)時(shí)，固定裝置404的詳細(xì)視圖。當(dāng)組件堆402被固定到傳感器主體406時(shí)，傳感器主體406中的各種組件首先通過清除獨(dú)立組件而準(zhǔn)備組裝。當(dāng)組件堆402中的不同組件準(zhǔn)備好組裝到傳感器主體406時(shí)，不同的部件依次共同放在傳感器主體406上。在至少一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)傳感器主體406和固定裝置404，使得傳感器主體406直接在組件堆402之下。通過將傳感器主體406定向在組件堆402之下，重力可有助于在用連接到固定裝置404的柱塞410將組件固定在適當(dāng)位置之前，組件堆402中的不同組件的堆疊。在某些實(shí)施例中，當(dāng)組件堆402與圖2所述的組件堆202大致相似時(shí)，在組件堆402的組裝過程中，將透鏡403安裝到傳感器主體406中。在組件從傳感器主體406中移走時(shí)，組件堆402中的其它組件接著隨后堆疊到彼此之上。例如，支撐結(jié)構(gòu)405被放置在透鏡上，擴(kuò)束器407然后被放置在支撐結(jié)構(gòu)405上，第二波片409被放置在擴(kuò)束器407上，分束器411被放置在第二波片409上，并且第一波片409被放置在分束器411上。另外，光學(xué)隔離器413被放置在第一波片409上，支撐結(jié)構(gòu)415被放置在光學(xué)隔離器413上，并且準(zhǔn)直透鏡417被放置在支撐結(jié)構(gòu)415上。當(dāng)組件堆402中的所有組件都放置彼此之上時(shí)，然后將柱塞410放置在準(zhǔn)直透鏡417和支撐結(jié)構(gòu)415上，將組件堆402固定到傳感器主體406。當(dāng)組件堆402的組件處于合適的位置并且被固定到傳感器主體406時(shí)，向組件堆402施加玻璃料以將組件堆402中的不同組件接在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，施加玻璃料以密閉地密封組件之間的空間。可替換地，也可以向不同的組件施加玻璃料，使得組件就互相接合在一起，但在不同組件之間的空間沒有被密閉地密封。然后玻璃料被加熱和冷卻，以將不同組件接合在一起。當(dāng)組件堆402中的不同組件彼此通過玻璃料接合在一起時(shí),移除固定裝置404中的柱塞410并且將傳感器從固定裝置404中移除。在某些實(shí)施例中，如上所述的，原子傳感器為原子鐘。使用玻璃料能夠使得原子鐘的制造采用更少的步驟，更不易受到由振動(dòng)和沖擊引起的誤差。另外，上述原子鐘可以用于向作為全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星、無人操作飛行器、導(dǎo)航系統(tǒng)等的一部分的頻率相關(guān)設(shè)備提供參考頻率信號。附圖5表示系統(tǒng)500中原子鐘502的實(shí)施。在某些實(shí)施例中，構(gòu)造為實(shí)施上述玻璃料組建堆的原子鐘502足夠小，以在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)中使用。例如，安裝原子鐘502作為MEMS設(shè)備504的一部分。原子鐘502產(chǎn)生參考頻率并將參考頻率提供給頻率相關(guān)設(shè)備506。原子鐘502提供的參考頻率增加了頻率相關(guān)設(shè)備506的操作穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性。例如，當(dāng)頻率相關(guān)設(shè)備506為全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星組件時(shí)，原子鐘502允許衛(wèi)星為位置的準(zhǔn)確計(jì)算提供更加精準(zhǔn)的參考時(shí)間。附圖6為流程圖，說明了一種使用玻璃料將外部安裝的組件附著到傳感器主體的方法600。方法600在602處開始，在傳感器主體中的至少一個(gè)開口之上,將至少一個(gè)組件堆固定在傳感器主體上，其 中至少一個(gè)組件堆包括多個(gè)組件。在一個(gè)實(shí)施例中，開口包括光學(xué)元件，例如開口之上的窗或者鏡子。在這樣的實(shí)施例中，組件堆被固定在光學(xué)元件之上。在一個(gè)實(shí)施例中，如上相對于附圖3和4所述的，固定裝置將包括多個(gè)不同組件的組件堆固定到傳感器主體。該固定裝置包括鋼性構(gòu)架，其將組件堆和傳感器兩者固定在相對于彼此的固定位置處。在一個(gè)實(shí)施例中，該固定裝置包括柱塞，其將對組件堆施加壓力，其中壓力將組件堆固定到傳感器主體。方法600繼續(xù)到604，將玻璃料施加在至少一個(gè)組件堆中的多個(gè)元件以及傳感器主體上。在一個(gè)實(shí)例中，圍繞傳感器主體中的開口以及鄰接的組件堆施加玻璃料。另外，圍繞組件堆中的不同組件施加玻璃料。在一個(gè)實(shí)施例中，向在傳感器主體中的開口之上的窗口或者鏡子以及鄰接的組件堆上施加玻璃料。方法600繼續(xù)到606，加熱玻璃料、至少一個(gè)組件堆以及傳感器主體，使得玻璃料熔化。例如，將組件堆固定到傳感器主體的固定裝置穿過爐子，該爐子將傳感器主體和組件堆上的玻璃料逐漸加熱到玻璃料熔化溫度(例如，爐子將玻璃料加熱到420°攝氏度)。該溫度處，玻璃料會熔化并且接合到鄰接的表面。方法600繼續(xù)到608，冷卻玻璃料、至少一個(gè)組件堆以及傳感器主體，使得組件堆被固定到傳感器主體。例如，固定裝置內(nèi)的傳感器主體和組件堆被逐漸冷卻，以防止傳感器主體和組件由于快速溫度變化而引起的破裂。當(dāng)玻璃料冷卻時(shí)，組件堆會剛性地接合到傳感器主體。并且，將傳感器主體和所連接的組件堆從固定裝置移除。
實(shí)施例實(shí)例I包括一種傳感器設(shè)備，所述設(shè)備包括:傳感器主體，該傳感器主體包括空腔，其中該傳感器主體包括主體中的至少一個(gè)開口，該至少一個(gè)開口提供了到空腔的通路；以及至少一個(gè)組件堆，使用玻璃料在至少一個(gè)開口之上將所述至少一個(gè)組件堆安裝到傳感器主體，其中該組件堆包括多個(gè)組件，這些組件用玻璃料附著到彼此。實(shí)例2包括實(shí)例I的設(shè)備，其中至少一個(gè)開口進(jìn)一步包括附著到該至少一個(gè)開口的至少一個(gè)光學(xué)元件，其中用玻璃料將該至少一個(gè)光學(xué)元件附著到傳感器主體，使得該玻璃料密閉地密封傳感器主體內(nèi)的空腔。實(shí)例3包括實(shí)例2的設(shè)備，其中通過玻璃料將組件堆安裝到至少一個(gè)光學(xué)元件。實(shí)例4包括實(shí)例1-3的任何一個(gè)設(shè)備，其中多個(gè)組件包括光學(xué)組件、結(jié)構(gòu)性支撐、傳感器或者電子設(shè)備中至少一個(gè)。實(shí)例5包括實(shí)例1-4的任何一個(gè)設(shè)備，其中用玻璃料密封將組件堆安裝到傳感器主體，使得組件堆和傳感器主體之間的玻璃料密封密閉地密封傳感器主體內(nèi)的空腔。實(shí)例6包括實(shí)例1-5的任何一個(gè)設(shè)備，其中傳感器設(shè)備包括原子鐘，以及環(huán)形激光陀螺儀中的至少一個(gè)。實(shí)例7包括實(shí)例1-6的任何一個(gè)設(shè)備，其中組件堆中的多個(gè)組件彼此密閉地密封。實(shí)例8包括一種用于制造傳感器設(shè)備的方法，該方法包括在傳感器主體中的至少一個(gè)開口之上，將至少一個(gè)組件堆固定在傳感器主體上，其中至少一個(gè)組件堆包括多個(gè)組件；向至少一個(gè)組件堆中的 多 個(gè)組件以及傳感器主體施加玻璃料；加熱玻璃料、至少一個(gè)組件堆以及傳感器主體，使得玻璃料熔化；并且冷卻玻璃料、至少一個(gè)組件堆以及傳感器主體，使得至少一個(gè)組件堆被固定到傳感器主體。實(shí)例9包括實(shí)例8的方法，其中使用固定裝置將至少一個(gè)組件堆固定到傳感器主體，其中固定裝置包括將至少一個(gè)組件堆和傳感器主體牢固地保持在相對于彼此的固定位置處的設(shè)備。實(shí)例10包括實(shí)例9的方法，其中固定裝置包括至少一個(gè)柱塞，以將至少一個(gè)組件堆固定在傳感器主體上。實(shí)例11包括實(shí)例9-10的任一方法，進(jìn)一步包括將傳感器主體和至少一個(gè)組件堆從固定裝置分開。實(shí)例12包括實(shí)例8-11的任一方法，其中將至少一個(gè)組件堆固定在傳感器主體上進(jìn)一步包括將至少一個(gè)光學(xué)元件放置在至少一個(gè)光接收開口之上；將至少一個(gè)組件堆放在至少一個(gè)光學(xué)元件上；并且將至少一個(gè)組件堆和至少一個(gè)光學(xué)元件固定到傳感器主體。實(shí)例13包括實(shí)例12的方法，其中至少一個(gè)光學(xué)元件包括鏡子或者窗中的至少一個(gè)，該方法進(jìn)一步包括圍繞至少一個(gè)光學(xué)元件施加玻璃料，使得當(dāng)加熱和冷卻玻璃料時(shí)，玻璃料會環(huán)繞至少一個(gè)開口形成密閉密封。實(shí)例14包括實(shí)例8-13的任一方法，其中施加到多個(gè)組件和傳感器主體的玻璃料被如此施加使得當(dāng)加熱和冷卻玻璃料時(shí)，玻璃料會圍繞至少一個(gè)開口形成密閉密封。實(shí)例15包括實(shí)例8-14的任一方法，其中加熱玻璃料、至少一個(gè)組件堆以及傳感器主體包括將玻璃料、至少一個(gè)組件堆和傳感器主體逐漸加熱到玻璃料的熔化溫度。實(shí)例16包括提供參考頻率的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:原子鐘，該原子鐘配置用來產(chǎn)生參考頻率信號，其中原子鐘包括:具有空腔的鐘體，其中光通過鐘體中的多個(gè)開口被引入到空腔中；以及使用玻璃料在至少一個(gè)開口之上將多個(gè)元件對安裝到傳感器主體，其中組件堆包括多個(gè)光學(xué)組件，用玻璃料將這些光學(xué)組件附著到彼此，其中光學(xué)組件會在光進(jìn)入到空腔前以及光離開空腔后對光進(jìn)行控制。實(shí)例17包括實(shí)例16的系統(tǒng)，其中多個(gè)組件堆中的第一組件堆包括當(dāng)光束進(jìn)入空腔之前對接收到的光束進(jìn)行調(diào)整的組件。實(shí)例18包括實(shí)例17的系統(tǒng)，其中第一組件堆中的組件將接收到的光束分成第一部分和第二部分，其中第二部分被反射進(jìn)入多個(gè)組件堆中第二組件堆。實(shí)例19包括實(shí)例18的系統(tǒng)，其中第一組件堆和第二組件堆都位于鐘體上，使得當(dāng)光束的第一部分和第二部分進(jìn)入空腔時(shí)，光束的第一部分和第二部分相互正交。實(shí)例20包括實(shí)例16-19中的任一系統(tǒng)，其中多個(gè)組件堆中各自組件堆中的多個(gè)光學(xué)組件彼此密閉地密封。由如下權(quán)利要求限定的大量本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)被描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解在不偏離所請求保護(hù)的發(fā)明的精神和范圍的情況下能夠?qū)λ枋龅膶?shí)施例進(jìn)行不同變形。相應(yīng)地，其他實(shí)施例 也在如下權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種傳感器設(shè)備，所述設(shè)備包括: 傳感器主體(106)，該傳感器主體(106)包括空腔(108)，其中該傳感器主體(106)包括該主體(106)中的至少一個(gè)開口(110)，該至少一個(gè)開口(110)提供了到該空腔(108)的通路；以及 至少一個(gè)組件堆(102)，使用玻璃料(104)在至少一個(gè)開口(110)之上將所述至少一個(gè)組件堆(102)安裝到傳感器主體(106)，其中該組件堆(102)包括多個(gè)組件，這些組件用玻璃料(104)附著到彼此。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中至少一個(gè)開口(110)進(jìn)一步包括附著到該至少一個(gè)開口(110)的至少一個(gè)光學(xué)元件(112)，其中用玻璃料(104)將該至少一個(gè)光學(xué)元件(112)附著到該傳感器主體(106)，使得該玻璃料(104)密閉地密封該傳感器主體(106)內(nèi)的該空腔(108)。
3.—種制造傳感器設(shè)備的方法，該方法包括: 在傳感器主體(106)中的至少一個(gè)開口(110)之上，將至少一個(gè)組件堆(102)固定在該傳感器主體(106)上，其中至少一個(gè)組件堆(102)包括多個(gè)組件； 向該至少一個(gè)組件堆(102)中的多個(gè)組件以及該傳感器主體(106)施加玻璃料(104)； 加熱所述玻璃料(104)、所述至少一個(gè)組件堆(102)以及所述傳感器主體(106)，使得所述玻璃料(104)熔化；并且 冷卻所述玻璃料(1 04)、所述至少一個(gè)組件堆(102)以及所述傳感器主體(106)，使得所述至少一個(gè)組件堆(102)被固定到所述傳感器主體(106)。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供了改進(jìn)的用于傳感器設(shè)備上的外部玻璃料安裝組件的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，一種制造傳感器設(shè)備的方法包括在傳感器主體中的至少一個(gè)開口之上，將至少一個(gè)組件堆固定在該傳感器主體上，其中該至少一個(gè)組件堆包括多個(gè)組件以及向至少一個(gè)組件堆中的多個(gè)組件以及傳感器主體施加玻璃料。該方法進(jìn)一步包括加熱玻璃料、至少一個(gè)組件堆以及傳感器主體，使得玻璃料熔化，以及冷卻玻璃料、至少一個(gè)組件堆以及傳感器主體，使得至少一個(gè)組件堆被固定到傳感器主體。
文檔編號G01D5/26GK103226027SQ20121058596
公開日2013年7月31日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者C·M·肖伯爾, J·S·斯特拉布利, B·弗里茨, J·A·韋塞拉, K·薩利特, D·L·史密斯, T·D·斯塔克 申請人:霍尼韋爾國際公司