專利名稱：抗振石英撓性加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種加速度傳感器，尤其涉及一種抗振石英撓性加速度傳感器，屬于測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
加速度傳感器是一種測(cè)量沖擊、振動(dòng)常用的儀器，主要通過將加速度這一物理信號(hào)轉(zhuǎn)變成便于測(cè)量的電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油鉆井、航天、航空、航海及武器系統(tǒng)的導(dǎo)航制導(dǎo)與控制等領(lǐng)域中。石英撓性加速度傳感器是一種機(jī)械擺式加速度傳感器，具有精度高、靈敏度高、功耗低的特點(diǎn)，同時(shí)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，便于使用和更換。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對(duì)石英撓性加速度傳感器的性能提出了新的要求。在一些工作環(huán)境惡劣的應(yīng)用場(chǎng)合中，例如石油鉆井的隨鉆測(cè)斜系統(tǒng)、工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)、水庫大壩或建筑工程的測(cè)斜系統(tǒng)等，由于結(jié)構(gòu)尺寸和重量的限制，一些慣性測(cè)量裝置無法安裝減振裝置，因此要求在受到較大的沖擊后，石英撓性加速度傳感器應(yīng)避免出現(xiàn)損毀現(xiàn)象。由此可見，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，研制抗沖擊的石英撓性加速度傳感器勢(shì)在必行。例如，授權(quán)公告號(hào)為CN100338468C的發(fā)明專利文件中，公開的抗沖擊石英撓性加速度計(jì)就是一種改進(jìn)的具有良好抗沖擊性的石英撓性加速度計(jì)。該加速度計(jì)表頭包括上力矩器、下力矩器和位于上力矩器和下力矩器之間的粘有線圈的石英玻璃擺片，石英玻璃擺片包括支撐環(huán)、撓性梁、擺和六個(gè)支撐凸臺(tái)，其中，沿輸出軸方向上在石英玻璃擺片的支撐環(huán)和擺之間加有限制石英玻璃擺片變形的限位結(jié)構(gòu)。該限位機(jī)構(gòu)用于限制石英玻璃擺片在輸出軸方向大沖擊下的變形，使撓性梁的應(yīng)力小于石英玻璃材料的強(qiáng)度極限，保護(hù)石英玻璃擺片不發(fā)生斷裂失效。該石英撓性加速度計(jì)通過在在石英玻璃擺片的支撐環(huán)和擺之間增加限位結(jié)構(gòu)，改善其抗振性能。在現(xiàn)有技術(shù)中，石英撓性加速度傳感器普遍采用如圖1所示的石英撓性擺片，該石英撓性擺片的截面呈圓形，包括圓形的支撐環(huán)1、撓性梁2和擺3，其中，支撐環(huán)I位于擺2的外緣，并且擺2通過撓性梁3和支撐環(huán)I連接。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種改進(jìn)的抗振石英撓性加速度傳感器。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用下述的技術(shù)方案:一種抗振石英撓性加速度傳感器，包括表頭和與所述表頭連接的集成電路，其中，所述表頭包括殼體和位于所述殼體內(nèi)部的表芯，所述表芯包括蓋板、下力矩器和位于所述蓋板和所述下力矩器之間的石英撓性擺組件，其中，所述石英撓性擺組件包括平頭擺片。進(jìn)一步地，所述平頭擺片包括弓形環(huán)狀的支撐環(huán)、撓性梁和擺，所述支撐環(huán)位于所述擺的外緣，所述擺通過所述撓性梁和所述支撐環(huán)連接；所述支撐環(huán)的截面是由兩個(gè)具有不同半徑的同心弓形組成的弓形環(huán)，所述支撐環(huán)由圓弧段和平頭弦段組成，所述圓弧段的圓弧長(zhǎng)度大于半圓的長(zhǎng)度，所述平頭弦段靠近并平行于所述撓性梁設(shè)置。本實(shí)用新型提供的抗振石英撓性加速度傳感器具有良好的抗振性能。當(dāng)該抗振石英撓性加速度傳感器受到?jīng)_擊、振動(dòng)外力時(shí)，該平頭擺片中，支撐環(huán)的平頭弦段部位對(duì)撓性梁受到的沖擊有一個(gè)緩沖作用，更好的保護(hù)撓性梁，使撓性梁不容易發(fā)生斷裂，從而使得石英撓性加速度傳感器可以耐受更高條件的沖擊、振動(dòng)。該抗振石英撓性加速度傳感器具有較好的抗沖擊、抗振動(dòng)性能，可以使用在石油勘探、工業(yè)檢測(cè)等惡劣工作環(huán)境中。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中石英撓性擺片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型所提供的平頭擺片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A是本實(shí)用新型實(shí)施例中所使用的抗振石英撓性加速度傳感器的正視圖；圖3B是圖3A所示抗振石英撓性加速度傳感器的左視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)用新型提供的抗振石英撓性加速度傳感器，包括表頭和與表頭連接的集成電路，其中，表頭包括殼體和位于殼體內(nèi)部的表芯，表芯包括蓋板、下力矩器和位于蓋板和下力矩器之間的石英撓性擺組件，該石英撓性擺組件由配重、平頭擺片和固定在平頭擺片上的線圈組成。平頭擺片的結(jié)構(gòu)如圖2所示，該平頭擺片包括弓形環(huán)狀的支撐環(huán)1、撓性梁2和擺3，支撐環(huán)I位于擺3的外緣，擺3通過撓性梁2和支撐環(huán)I連接。支撐環(huán)I的截面是由兩個(gè)具有不同半徑的同心弓形組成的弓形環(huán)，支撐環(huán)I由圓弧段11和平頭弦段12組成，其中，圓弧段11的圓弧長(zhǎng)度大于半圓的長(zhǎng)度，平頭弦段12靠近并平行于撓性梁2設(shè)置。當(dāng)該抗振石英撓性加速度傳感器受到?jīng)_擊、振動(dòng)外力時(shí)，支撐環(huán)I位于圖2中上側(cè)的平頭弦段12對(duì)撓性梁2受到的沖擊有一個(gè)緩沖作用，更好地保護(hù)撓性梁2，使撓性梁2不容易發(fā)生斷裂，從而使得石英撓性加速度傳感器可以耐受更高條件的沖擊、振動(dòng)。在該抗振石英撓性加速度傳感器中，為了增強(qiáng)其在高溫環(huán)境下的抗振性能，對(duì)該表頭內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了耐高溫膠粘結(jié)處理，使其可以對(duì)抗高溫的惡劣環(huán)境。在該抗振石英撓性加速度傳感器中，石英撓性擺組件的各組件、蓋板和下力矩器的各組件、表芯內(nèi)部各組件以及表芯和殼體之間均可通過耐高溫膠進(jìn)行粘結(jié)，以使其獲得更高的工作溫度和更好的抗振性能。該耐高溫膠可以使用耐120°的高溫膠，例如環(huán)氧膠。具體來說，石英撓性擺組件包括配重、平頭擺片和線圈，配重、平頭擺片和線圈之間可以通過耐高溫膠粘接。下力矩器包括磁鋼和磁極片，磁鋼和磁極片之間可以至少部分地通過耐高溫膠粘結(jié)。表芯除蓋板、下力矩器和石英撓性擺組件之外，還包括環(huán)繞蓋板和下力矩器的腹帶，其中，石英撓性擺組件、蓋板、下力矩器和腹帶之間可以通過耐高溫膠相粘結(jié)。并且，表頭的殼體和表芯也可以通過耐高溫膠粘接。上面對(duì)本實(shí)用新型所提供的抗振石英撓性加速度傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。在此，通過一個(gè)實(shí)施例對(duì)該抗振石英撓性加速度傳感器的抗振性能進(jìn)行介紹。如圖3A和圖3B所示的抗振石英撓性加速度傳感器，制造尺寸為26mmX26mmX25mm (參見圖中L和H的尺寸，其中，H = 25mm, L = 26mm)，質(zhì)量為45 50克。分別對(duì)兩個(gè)具有上述尺寸和重量的抗振石英撓性加速度傳感器進(jìn)行沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)試驗(yàn)，并測(cè)定其在試驗(yàn)前后的輸出值。其中，在沖擊試驗(yàn)中，分別對(duì)兩個(gè)抗振石英撓性加速度傳感器1#和2#進(jìn)行IOOOg
0.5ms l/2sin，三個(gè)方向的沖擊，每方向進(jìn)行6次，測(cè)定其在沖擊試驗(yàn)前后的輸出值，獲得表I所示的數(shù)據(jù)。從中可以看出，試驗(yàn)儀表1#和2#在沖擊試驗(yàn)前后的輸出值僅有微小波動(dòng)，由此說明，本實(shí)用新型所提供的抗振石英撓性加速度傳感器至少可以承受IOOOg 0.5msl/2sin,三個(gè)方向，每方向6次的沖擊,輸出正常。在振動(dòng)試驗(yàn)中，分別對(duì)兩個(gè)抗振石英撓性加速度傳感器1#和2#進(jìn)行20g (20 2000Hz)三個(gè)方向，每方向30min的振動(dòng)，測(cè)定其在振動(dòng)試驗(yàn)前后的輸出值，獲得表2所示的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)表明，本實(shí)用新型所提供的抗振石英撓性加速度傳感器至少可以承受20g(20 2000Hz)三個(gè)方向，每方向30min的振動(dòng)，對(duì)其輸出值的影響影響較小，輸出正常。
權(quán)利要求1.一種抗振石英撓性加速度傳感器，包括表頭和與所述表頭連接的集成電路，其中，所述表頭包括殼體和位于所述殼體內(nèi)部的表芯，所述表芯包括蓋板、下力矩器和位于所述蓋板和所述下力矩器之間的石英撓性擺組件，其特征在于: 所述石英撓性擺組件包括平頭擺片。
2.如權(quán)利要求1所述的抗振石英撓性加速度傳感器，其特征在于: 所述平頭擺片包括弓形環(huán)狀的支撐環(huán)、撓性梁和擺，所述支撐環(huán)位于所述擺的外緣，所述擺通過所述撓性梁和所述支撐環(huán)連接；所述支撐環(huán)的截面是由兩個(gè)具有不同半徑的同心弓形組成的弓形環(huán)，所述支撐環(huán)由圓弧段和平頭弦段組成，所述圓弧段的圓弧長(zhǎng)度大于半圓的長(zhǎng)度，所述平頭弦段靠近并平行于所述撓性梁設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的抗振石英撓性加速度傳感器，其特征在于: 所述石英撓性擺組件還包括配重和線圈，所述配重、所述平頭擺片和所述線圈之間通過耐高溫膠粘接。
4.如權(quán)利要求3所述的抗振石英撓性加速度傳感器，其特征在于: 所述下力矩器包括磁鋼和磁極片，并且，所述磁鋼和所述磁極片之間至少部分地通過耐高溫膠粘結(jié)。
5.如權(quán)利要求4所述的抗振石英撓性加速度傳感器，其特征在于: 所述表芯還包括環(huán)繞所述蓋板和所述下力矩器的腹帶，其中，所述石英撓性擺組件、所述蓋板、所述下力矩器和所述腹帶之間通過耐高溫膠粘結(jié)。
6.如權(quán)利要求5所述的抗振石英撓性加速度傳感器，其特征在于: 在所述表頭中，所述殼體與所述表芯通過耐高溫膠粘接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種抗振石英撓性加速度傳感器，包括表頭和與表頭連接的集成電路，其中，表頭包括殼體和位于殼體內(nèi)部的表芯，表芯包括蓋板、下力矩器和位于蓋板和下力矩器之間的石英撓性擺組件，該石英撓性擺組件包括平頭擺片。在該石英撓性加速度傳感器中，擺片采用平頭抗振設(shè)計(jì)，使得該抗振石英撓性加速度傳感器受到?jīng)_擊、振動(dòng)外力時(shí)，擺片的平頭弦段部位對(duì)撓性梁受到的沖擊有一個(gè)緩沖作用，更好地保護(hù)撓性梁，使撓性梁不容易發(fā)生斷裂，從而使得石英撓性加速度傳感器可以耐受更高條件的沖擊、振動(dòng)。該抗振石英撓性加速度傳感器可以使用在石油勘探、工業(yè)檢測(cè)等惡劣工作環(huán)境中。
文檔編號(hào)G01P15/00GK203037666SQ20132002428
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者杜琨 申請(qǐng)人:廊坊市北斗神舟測(cè)控儀器有限公司