基于空間十字撓性支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)重力敏感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重力加速度測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域，具體是一種基于空間十字撓性支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)重力敏感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]重力場(chǎng)是地球固有的物理屬性。重力儀通過(guò)對(duì)重力的監(jiān)測(cè)，可以提供地殼運(yùn)動(dòng)、資源勘查、地震預(yù)報(bào)等所需要的基本信息，還可以得出局域重力場(chǎng)分布圖，為導(dǎo)彈精密軌道測(cè)定、潛艇無(wú)源導(dǎo)航、衛(wèi)星發(fā)射等提供必要的數(shù)據(jù)。
[0003]重力儀分為相對(duì)重力儀和絕對(duì)重力儀。相對(duì)重力儀是指測(cè)量重力加速度g的相對(duì)變化，需要標(biāo)定后才能得出絕對(duì)重力值。多數(shù)相對(duì)重力儀采用零長(zhǎng)彈簧或超導(dǎo)原理，可以達(dá)到較高精度，但通常體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴。絕對(duì)重力儀多采用拋物法和原子干涉法。拋物法測(cè)量絕對(duì)重力的基本原理是根據(jù)落體在某一時(shí)間內(nèi)下落或上升的距離得到絕對(duì)重力加速度g的大小。這種方法精度高，但會(huì)受到很多干擾因素的影響，如大地脈動(dòng)、真空度、落體下偏擺等問(wèn)題。
[0004]因此，研制高精度小型化的相對(duì)重力儀具有重要意義

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]現(xiàn)有重力儀多采用零長(zhǎng)彈簧結(jié)構(gòu)，針對(duì)零長(zhǎng)彈簧制造工藝復(fù)雜、易受溫度影響、體積大等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于空間十字撓性支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)重力敏感裝置，其核心組件是呈十字支撐的單晶硅片，具有體積小、靈敏度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明出的一種基于空間十字撓性支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)重力敏感裝置，包括由外框、外框頂部的蓋板和外框底部的基板構(gòu)成的密閉腔體；所述蓋板的底部設(shè)有上環(huán)形極板，所述基板固定有下環(huán)形極板，所述上環(huán)形極板和所述下環(huán)形極板同軸布置；所述基板上、位于密閉腔體內(nèi)的右方設(shè)有一凸臺(tái)，所述凸臺(tái)的右端設(shè)有一與水平方向呈30°的斜面；所述密閉腔體內(nèi)設(shè)有擺錘，所述擺錘包括左錘體和右錘體，所述左錘體和右錘體之間通過(guò)一十字撓性支撐部件連接；所述左錘體位于所述上環(huán)形極板和所述下環(huán)形極板的中間位置，所述左錘體的下部設(shè)有上凹的圓柱空腔，所述圓柱空腔內(nèi)固定有磁鋼，所述磁鋼上設(shè)有導(dǎo)磁帽；所述下環(huán)形極板內(nèi)設(shè)有設(shè)有線圈組件，所述線圈組件由線圈骨架和導(dǎo)線構(gòu)成；所述線圈組件處在所述磁鋼的外圍，所述磁鋼與所述線圈組件同軸布置，所述線圈組件固定在所述基板上；所述右錘體固定在基板右方的斜面上；所述十字撓性支撐部件由第一硅片、第二硅片和第三硅片構(gòu)成，所述第一硅片和第三硅片的寬度是第二硅片寬度的二分之一；所述第一娃片和第三娃片分別側(cè)立在第二娃片的兩端，所述第一娃片、第二娃片和第三硅片的布局是:從所述第二硅片的側(cè)立面投影是呈十字形；所述第一硅片和第三硅片的中間區(qū)域?yàn)殄兘饏^(qū)域；所述第一硅片和所述第三硅片的同一端及所述第二硅片的一端與所述左錘體連接，所述第一硅片、所述第二硅片和所述第三硅片的另一端均與所述右錘體連接。
[0007]進(jìn)一步講，本發(fā)明基于空間十字撓性支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)重力敏感裝置，其中，所述導(dǎo)磁帽、所述外框、所述基板、所述蓋板、所述擺錘的材料相同，均采用低膨脹鐵鎳合金材料。
[0008]所述蓋板和所述基板上分別設(shè)有用于安裝絕緣子的通孔；所述上環(huán)形極板和下環(huán)形極板均采用氧化鋁陶瓷，所述上環(huán)形極板和下環(huán)形極板的表面鍍金，從而起到電容極板的作用，由鍍金部分引導(dǎo)線連接至絕緣子的一端；使用時(shí)，所述絕緣子的另一端連接至再平衡回路，通過(guò)再平衡回路測(cè)量?jī)蓸O板間的電容差來(lái)檢測(cè)重力的變化。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0010]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，擺錘的右錘體5固定在基板7的30度斜面上。而擺錘的左右兩部分錘體通過(guò)由硅片構(gòu)成的十字撓性支撐部件連接，而且硅片與各錘體的固定通過(guò)螺釘和壓塊實(shí)現(xiàn)。構(gòu)成十字撓性支撐部件的三塊硅片的分布位置為:前后兩面豎直放置窄硅片，中間放置寬硅片。三張硅片存在唯一的交點(diǎn)，要通過(guò)減輕或加重?cái)[錘的右錘體5來(lái)調(diào)節(jié)其重心位置與硅片交點(diǎn)在同一水平面。左錘體14內(nèi)有圓柱空腔，用來(lái)放置磁鋼13和導(dǎo)磁帽12，左錘體14、磁鋼13和導(dǎo)磁帽12組成了本發(fā)明相對(duì)重力敏感裝置的質(zhì)量塊。本發(fā)明的核心組件是呈十字支撐的單晶硅片，具有體積小、靈敏度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明相對(duì)重力敏感裝置的主視圖；
[0012]圖2是圖1所示相對(duì)重力敏感裝置的俯視圖；
[0013]圖3是本發(fā)明中十字支撐部件空間位置示意圖；
[0014]圖4-1是本發(fā)明中擺錘左半部分左視圖；
[0015]圖4-2是本發(fā)明中擺錘右半部分右視圖。
[0016]其中:
[0017]卜上環(huán)形極板2-蓋板3-夕卜框4-十字撓性支撐部件
[0018]5-右錘體6-固定螺釘 7-基板8-圓蓋
[0019]9、17,23-緊固螺釘孔10-下環(huán)形極板11-線圈組件12-導(dǎo)磁帽
[0020]13-磁鋼14-左錘體 15-第一絕緣子孔 16-第二絕緣子孔
[0021]18-第一硅片19-第二硅片 20-第三娃片2卜鍍金區(qū)域
[0022]22-調(diào)節(jié)孔
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本發(fā)明。
[0024]如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種基于空間十字撓性支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)重力敏感裝置，包括由外框3、外框頂部的蓋板2和外框底部的基板7構(gòu)成的密閉腔體，外框3的底部設(shè)四個(gè)螺紋孔9，方便將該裝置固定在被測(cè)載體上。所述蓋板2上設(shè)有緊固螺釘孔17，通過(guò)螺釘與外框3固定。
[0025]所述蓋板2的底部設(shè)有上環(huán)形極板1，所述蓋板2的下方有階梯孔，用來(lái)放置并固定上環(huán)形極板1。
[0026]所述基板7固定有下環(huán)形極板10，所述上環(huán)形極板1和所述下環(huán)形極板10同軸布置。
[0027]所述密閉腔體內(nèi)設(shè)有擺錘，所述擺錘包括左錘體14和右錘體5，所述左錘體14和右錘體5之間通過(guò)一十字撓性支撐部件4連接，右錘體5是固定在基板7上的(如圖4-2所示，在右錘體5和基板對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)有緊固螺釘孔23，通過(guò)固定螺釘將右錘體5固定在基板7上)，左錘體14可上下移動(dòng)，如圖4-1所示，左錘體14的左側(cè)面上設(shè)計(jì)兩個(gè)調(diào)節(jié)孔，該兩個(gè)調(diào)節(jié)孔22設(shè)計(jì)為螺紋孔，通過(guò)與螺紋孔裝配的螺釘?shù)馁|(zhì)量來(lái)調(diào)節(jié)擺錘的中心位置。
[0028]所述左錘體14位于所述上環(huán)形極板1和所述下環(huán)形極板10的中間位置，左錘體14與上、下環(huán)形極板1和10構(gòu)成差分電容；所述左錘體14的下部設(shè)有上凹的圓柱空腔，所述圓柱空腔內(nèi)固定有磁鋼13，所述磁鋼13上設(shè)有導(dǎo)磁帽12 ;本發(fā)明中將磁鋼13置于擺錘的內(nèi)部，磁鋼13的材料應(yīng)選用可以提供強(qiáng)磁場(chǎng)的永磁材料，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式選用釤鈷。所述磁鋼13為釤鈷材料構(gòu)成的圓柱體，上下分別由擺錘和導(dǎo)磁帽12定位。磁鋼13介于擺錘和導(dǎo)磁帽13中間，為了固定，磁鋼13與擺錘內(nèi)孔(即圓柱空腔)和導(dǎo)磁帽12均為過(guò)盈配合。所述磁鋼13使用前要清除所有毛刺，在放大鏡下檢查圓周和端面不允許有裂紋。另外，所述磁鋼13應(yīng)先去磁，再沿軸向沖磁。所述導(dǎo)磁帽12與外框3的材料相同，所述導(dǎo)磁帽12與磁鋼13通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂粘接，所述導(dǎo)磁帽12的作用是改變磁感線的分布。
[0029]所述下環(huán)形極板10內(nèi)設(shè)有設(shè)有線圈組件11，所述線圈組件11由線圈骨架和導(dǎo)線構(gòu)成，所述線圈骨架為硬鋁LY12構(gòu)