抗高过载微机电陀螺、精密装配方法及装置

本申请涉及微机电陀螺，特别是涉及一种抗高过载微机电陀螺、精密装配方法及装置。

背景技术：

1、陀螺仪是一种关键的惯性传感器，能够测量运动载体相对于惯性空间的角度或角速度信息。它在现代工业控制、航空航天以及消费电子等领域中扮演着至关重要的角色，是惯性导航系统的核心组成部分。

2、自从二十世纪八十年代起，mems(micro electro-mechanical systems，微机电系统)陀螺仪开始逐渐崭露头角。相比于传统的光学陀螺和机械转子陀螺，mems陀螺仪具有体积小、功耗低、可批量生产、易于集成等优势。这些特点使其符合产品小型化、集成化和信息化的发展趋势，因此在消费电子和国防军事领域都展现出广泛的应用前景。mems陀螺仪正成为人们关注的焦点之一。

3、目前的高精度mems陀螺仪大多采用静电驱动，但在高过载条件下敏感结构与电极可能发生碰撞产生吸合效应，会导致产生测量误差。因此，出现了采用电磁驱动的mems陀螺仪。然而，mems陀螺仪在高过载条件下运行时，需要承受和适应高加速度或高振动等因素带来的影响。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够承受和适应高加速度或高振动，可以在高过载条件下使用的抗高过载微机电陀螺、精密装配方法及装置。

2、一种抗高过载微机电陀螺，包括：谐振器、永磁体、导磁部件、上基板、下基板及封装组件；

3、谐振器固定在所述下基板的顶部，且所述谐振器套设在所述永磁体上；

4、所述导磁部件为两个，分别固定在永磁体的两端，且两个导磁部件分别嵌入上基板与下基板；

5、所述封装组件为密封的空腔结构，所述谐振器、所述永磁体、所述导磁部件、所述上基板及所述下基板被压紧置于所述空腔结构内。

6、一种抗高过载微机电陀螺精密装配装置，所述装置包括：装配基座，所述装配基座上设置有x轴微调组件、y轴微调组件及z轴微调组件；

7、所述x轴微调组件与所述y轴微调组件并排设置在所述装配基座上，所述z轴微调组件设置在所述y轴微调组件上；

8、在所述z轴微调组件上设置有陀螺支撑座，在所述x轴微调组件上设置有压紧板，所述压紧板与所述陀螺支撑座位置相对。

9、一种抗高过载微机电陀螺精密装配方法，所述方法包括：

10、步骤1，预先将其中一个导磁部件嵌入下基板后，将永磁体固定在所述导磁部件上；

11、步骤2，将步骤1中装配好的部件放入陀螺支撑座上，将谐振器穿过所述永磁体并放置在所述下基板上；

12、步骤3，通过所述x轴微调组件、所述y轴微调组件及所述z轴微调组件调整谐振器与下基板的相对位置，使所述谐振器与所述下基板同轴对齐，然后通过压紧板紧固；

13、步骤4，基于视觉辅助设备，对所述谐振器与所述下基板进行固定；其中，当所述谐振器为熔融石英材料时采用飞秒激光焊接进行固定；当谐振器为金刚石材料时采用精密点胶方式进行固定；

14、步骤5，将上基板同轴固定在永磁体顶端；

15、步骤6，在底座上放置硅胶，然后将经步骤5处理后的整体结构置于所述硅胶上，并将谐振器上的电极与底座上的插针连接；

16、步骤7，在盖帽内放置硅胶，然后将其倒扣在底座上，并采用毫秒脉冲激光对所述盖帽及所述底座进行焊接固定。

17、相较于现有技术，本发明提供的抗高过载微机电陀螺、精密装配方法及装置具有以下效果：

18、1.本发明提供的抗高过载微机电陀螺，各部件在封装组件中紧密结合，并通过封装组件进行保护，保证了陀螺的抗高过载性能。

19、2.本发明提供的抗高过载微机电陀螺精密装配装置，可同时实现各部件的位置调节与压紧操作，实现陀螺仪部件的精密配合，降低了陀螺的装配误差。

20、3.本发明提供的抗高过载微机电陀螺精密装配方法，当谐振器为熔融石英材料时采用飞秒激光焊接进行固定，避免了额外介质的引入造成较大的应力残留问题。

21、4.当上基板、下基板与谐振器均采用熔融石英材料时，能够具有极小的热弹性阻尼、较低的热膨胀系数等优点；当上基板与下基板采用熔融石英材料，谐振器采用金刚石材料，能够具有高强度且弹性极限较大的特点，提升陀螺仪的品质因数、抗过载性能以及性能精度。

22、5.模块化设计，有利于批量生产，具有较大应用前景。

技术特征：

1.一种抗高过载微机电陀螺，其特征在于，包括：谐振器、永磁体、导磁部件、上基板、下基板及封装组件；

2.根据权利要求1所述的抗高过载微机电陀螺，其特征在于，所述上基板、所述下基板与所述谐振器均采用熔融石英材料制成；或

3.根据权利要求2所述的抗高过载微机电陀螺，其特征在于，所述封装组件包括盖帽与底座；

4.根据权利要求3所述的抗高过载微机电陀螺，其特征在于，所述底座设置有凹槽，以及与凹槽同轴的限位槽；

5.一种抗高过载微机电陀螺精密装配装置，其特征在于，用于对权利要求1至4任一项所述的抗高过载微机电陀螺进行装配，所述装置包括：装配基座，所述装配基座上设置有x轴微调组件、y轴微调组件及z轴微调组件；

6.根据权利要求5所述的抗高过载微机电陀螺精密装配装置，其特征在于，所述x轴微调组件包括：x轴微调座、x轴微调旋钮座及x轴锁紧部件；

7.根据权利要求6所述的抗高过载微机电陀螺精密装配装置，其特征在于，所述y轴微调组件包括：y轴微调导轨、y轴微调旋钮座及y轴锁紧部件；

8.根据权利要求7所述的抗高过载微机电陀螺精密装配装置，其特征在于，所述z轴微调组件包括：z轴微调旋钮、z轴微调杠杆及z轴锁紧部件；

9.根据权利要求5至8任一项所述的抗高过载微机电陀螺精密装配装置，其特征在于，所述陀螺支撑座上设置有橡胶软垫。

10.一种抗高过载微机电陀螺精密装配方法，其特征在于，采用权利要求6至9任一项所述的抗高过载微机电陀螺精密装配装置，所述方法包括：

技术总结
本申请涉及一种抗高过载微机电陀螺、精密装配方法及装置。抗高过载微机电陀螺包括：谐振器、永磁体、导磁部件、上基板、下基板及封装组件；谐振器固定在下基板的顶部，且谐振器套设在永磁体上；导磁部件为两个，分别固定在永磁体的两端，且两个导磁部件分别嵌入上基板与下基板；封装组件为密封的空腔结构，谐振器、永磁体、导磁部件、上基板及下基板被压紧置于所述空腔结构内。本发明提供的抗高过载微机电陀螺，各部件在封装组件中紧密结合，并通过封装组件进行保护，保证了陀螺的抗高过载性能。

技术研发人员：肖定邦,王鑫宇,李青松,吴学忠,吴锴,王呈祥,侯占强,席翔,张勇猛,孙江坤,石岩,卢坤
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10