线3、电缆8和电连接器9均为通用器件，可从市场上购得。
[0030]如图7所示，测量装置包括刚挠结合电路板2和敏感芯体4。刚挠结合电路板2包括第一刚性板12-1、第二刚性板12-2、第三刚性板12-3、第四刚性板12_4、第一挠性板13-1、第二挠性板13-2和第三挠性板13-3。第一刚性板12_1与第三刚性板12_3通过第二挠性板13-2连接。第二刚性板12-2与第三刚性板12-3通过第一挠性板13_1连接。第三刚性板12-3与第四刚性板12-4通过第三挠性板13-3连接。第一刚性板12_1、第二刚性板12-2、第三刚性板12-3和第四刚性板12-4均采用四层板结构，由上至下依次为一层信号层、两层内部信号层和底层。信号层用于焊接元器件，内部信号层用于布线，底层用于与固定装置的壳体I连接并绝缘隔离。第一刚性板12-1、第二刚性板12-2、第三刚性板12-3和第四刚性板12-4均采用环氧玻璃布压板制成。第一挠性板13-1、第二挠性板13-2和第三挠性板13-3均采用双层板结构，两层板之间布线。第一挠性板13-1、第二挠性板13-2和第三挠性板13-3均采用聚酰亚胺材料制成。敏感芯体4共有三个，分别焊接在第一刚性板12-1、第二刚性板12-2和第三刚性板12-3的信号层上。敏感芯体4的电源端与刚性板12上的电压调整器连接，敏感芯体4的输出端与刚性板12上变换电路的前端连接。第一刚性板12-1固定在壳体I的右侧内壁上，第二刚性板12-2固定在壳体I的前侧内壁上，第四刚性板12-4固定在壳体I的左侧内壁上，第三刚性板12-3固定在壳体I的下侧内壁上。信号传输装置的导线3分别与第一刚性板12-1、第二刚性板12-2、第三刚性板12-3和第四刚性板12-4的信号层焊接。
[0031]在本实施例中，刚挠结合电路板2的电路连接关系根据GJB362B-2009确定，敏感芯体4采用SDI公司生产的1221型芯体实现。
[0032]试验前，先将刚挠结合电路板2粘结在壳体I的四个内表面，焊接有敏感芯体4的三个刚性板12呈正交分布。再将电缆8连接的导线3通过壳体I后端面上的通孔穿入壳体I内部，将束线管5和垫圈10穿在电缆8上，将束线螺钉6的尖部顶紧垫圈10。然后将电缆8连接的导线3与刚性板12焊接，用螺母7将束线管5固定在壳体I上。最后将顶盖11粘结在壳体I的上端面上，传感器结构装配完成。
[0033]试验时，通过两个M3螺钉将传感器结构固定在待测物体的被测面上，以测量待测物体在三个方向上的加速度。测得的结果经导线3、电缆8和电连接器9输出给信号采集设备。
[0034]本发明包括固定装置、信号传输装置和测量装置。通过采用四块刚性印制板和三块挠性板的一体化设计，实现了接口的可靠性连接，节省了传感器的内部空间，使得信号传输过程中的信号噪声明显减小。应用本发明生产了 5只样机，并在振动传感器校准系统上进行了性能指标的验证，在带内不平度小于IdB的条件下，传感器的频响特性均能达到5KHz。经一体化设计后，五只样机的滤波功能和电压调整电路功能均工作正常，三个方向的灵敏度及最终输出信号中的噪声干燥值均满足试验的要求。
【主权项】
1.一种三轴向振动传感器结构，其特征在于:它包括固定装置、信号传输装置和测量装置；测量装置固定连接在固定装置内部；信号传输装置从固定装置外部穿入到固定装置内部，与固定装置固定连接；信号传输装置还与测量装置连接；测量装置用于测量待测物体的加速度；固定装置用于对测量装置和信号传输装置提供支撑和保护；信号传输装置用于将测量装置测得的加速度信号传输给信号采集设备。2.根据权利要求1所述的三轴向振动传感器结构，其特征在于:所述的固定装置包括壳体⑴、束线管(5)、束线螺钉(6)、螺母(7)、垫圈(10)和顶盖(11);壳体⑴整体为上端开口的中空的长方体形；在壳体(I)长方体形两个相对的角上沿壳体(I)高度方向开有两个固定通孔；在壳体(I)长方体形后端面上开有通孔；顶盖(11)整体为正方形板状，盖合在壳体(I)的上端面上；顶盖(11)与壳体(I)固定通孔对应位置开有两个通孔，两个通孔分别与壳体(I)的固定通孔相配合，用于将振动传感器结构固定在待测物体上；束线管(5)整体为“T”形，由上下两个中空的圆柱体组成，上端圆柱体的外径大于下端圆柱体的外径，上端圆柱体的内径大于下端圆柱体的内径，上端圆柱体的外径大于壳体(I)长方体形后端面上通孔的直径，下端圆柱体的外径小于等于壳体(I)长方体形后端面上通孔的直径；在上端圆柱体的前端开有通孔，该通孔内表面有内螺纹；下端圆柱体的外表面有外螺纹；上端圆柱体位于壳体(I)内部，下端圆柱体从壳体(I)长方体形后端面上通孔穿出；螺母(7)与束线管(5)下端圆柱体螺纹连接；螺母(7)用于将束线管(5)固定在壳体(I)上；垫圈(10)整体为圆环形，圆环上开有缺口，圆环外径小于等于束线管(5)上端圆柱体的内径；垫圈(10)安装在束线管(5)上端圆柱体的内部，垫圈(10)圆环缺口与束线管(5)上端圆柱体前端的通孔错开；束线螺钉(6)为上端面沿直径方向开有豁口的M3型螺钉；束线螺钉(6)与束线管(5)上端圆柱体的前端开有的通孔螺纹连接，束线螺钉(6)的尖部与垫圈(10)的外表面相接触。3.根据权利要求2所述的三轴向振动传感器结构，其特征在于:所述的壳体(I)、束线管(5)、束线螺钉￠)、螺母(7)和顶盖(11)均采用铝合金材料制成；垫圈(10)采用软铝材料制成；壳体⑴的厚度为1.5mm ;壳体⑴和顶盖(11)的总尺寸为27X27X21mm。4.根据权利要求1所述的三轴向振动传感器结构，其特征在于:所述的信号传输装置包括导线(3)、电缆⑶和电连接器(9);导线(3)的一端与测量装置连接，另一端与电缆(8)的一端连接；电缆(8)的另一端与电连接器的一端连接；电连接器的另一端与信号采集设备连接；导线(3)从固定装置的束线管(5)的内部穿过，同时穿过垫圈(10)的内部。5.根据权利要求1所述的三轴向振动传感器结构，其特征在于:所述的测量装置包括刚挠结合电路板(2)和敏感芯体(4);刚挠结合电路板(2)包括第一刚性板(12-1)、第二刚性板(12-2)、第三刚性板(12-3)、第四刚性板(12-4)、第一挠性板(13_1)、第二挠性板(13-2)和第三挠性板(13-3);第一刚性板(12-1)与第三刚性板(12_3)通过第二挠性板(13-2)连接；第二刚性板(12-2)与第三刚性板(12-3)通过第一挠性板(13_1)连接；第三刚性板(12-3)与第四刚性板(12-4)通过第三挠性板(13-3)连接；第一刚性板(12_1)、第二刚性板(12-2)、第三刚性板(12-3)和第四刚性板(12-4)均采用四层板结构，由上至下依次为一层信号层、两层内部信号层和底层；信号层用于焊接元器件，内部信号层用于布线，底层用于与固定装置的壳体(I)连接并绝缘隔离；第一挠性板(13-1)、第二挠性板(13-2)和第三挠性板(13-3)均采用双层板结构，两层板之间布线；敏感芯体(4)共有三个，分别焊接在第一刚性板(12-1)、第二刚性板(12-2)和第三刚性板(12-3)的信号层上；敏感芯体⑷的电源端与刚性板(12)上的电压调整器连接，敏感芯体⑷的输出端与刚性板(12)上变换电路的前端连接；第一刚性板(12-1)固定在壳体(I)的右侧内壁上，第二刚性板(12-2)固定在壳体(I)的前侧内壁上，第四刚性板(12-4)固定在壳体(I)的左侧内壁上，第三刚性板(12-3)固定在壳体(I)的下侧内壁上；信号传输装置的导线(3)分别与第一刚性板(12-1)、第二刚性板(12-2)、第三刚性板(12-3)和第四刚性板(12_4)的信号层焊接。6.根据权利要求5所述的三轴向振动传感器结构，其特征在于:所述的第一刚性板(12-1)、第二刚性板(12-2)、第三刚性板(12-3)和第四刚性板(12_4)均采用环氧玻璃布压板制成；第一挠性板(13-1)、第二挠性板(13-2)和第三挠性板(13-3)均采用聚酰亚胺材料制成。7.根据权利要求5所述的三轴向振动传感器结构，其特征在于:所述的刚挠结合电路板(2)的电路连接关系根据GJB362B-2009确定，敏感芯体(4)采用SDI公司生产的1221型芯体实现。
【专利摘要】本发明涉及振动传感器技术领域，具体涉及一种三轴向振动传感器结构，目的是解决现有的三轴向振动传感器易产生高频谐振、易受电磁干扰且体积较大的问题。其特征在于，它包括固定装置、信号传输装置和测量装置；测量装置固定连接在固定装置内部；信号传输装置从固定装置外部穿入到固定装置内部，与固定装置固定连接；信号传输装置还与测量装置连接；测量装置用于测量待测物体的加速度；固定装置用于对测量装置和信号传输装置提供支撑和保护；信号传输装置用于将测量装置测得的加速度信号传输给信号采集设备。本发明通过采用四块刚性印制板和三块挠性板的一体化设计，实现了接口的可靠性连接，节省了传感器的内部空间，频率响应得到较大提高，信号噪声明显减小。
【IPC分类】G01H11/06
【公开号】CN105606200
【申请号】CN201410594846
【发明人】姜志国, 陈玉玲, 张艳华, 李国珍, 史岩峰, 赵爽, 窦海峰, 马佳
【申请人】北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年10月29日