專利名稱：一種新型電磁加速度計結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量儀表領域中的電磁加速度計，特別是一種適用于高精度慣導制導測量系統(tǒng)及大量程加速度測量和抗沖擊需求的的電磁加速度計。
背景技術：
目前，電磁加速度計結構在美國專利(專利號4250757)中有詳細介紹，其結構形式見圖1所示。它包括導磁環(huán)1、熱磁補償環(huán)2、圓柱形永磁體3、導磁板4、石英擺片5、力矩線圈6、力矩線圈骨架7。導磁環(huán)、熱磁補償環(huán)、圓柱形永磁體和導磁板組成導磁環(huán)組件。石英擺片、力矩器線圈和線圈骨架組成石英擺片組件。導磁環(huán)組件成對使用同軸鏡像對稱安裝，在兩導磁環(huán)組件之間安裝石英擺片組件。上下導磁環(huán)組件之間的連接采用的是環(huán)氧樹脂膠。由于上述電磁加速度計采用的是圓柱形永磁體,產(chǎn)生的磁場方向為軸向，而電磁力需要磁場方向為徑向，因此通過導磁板改變成徑向磁場，考慮到氣隙磁場強度，一般導磁板設計比較薄。這種電磁加速度計機構存在以下幾方面局限性1、永磁體采用軸向充磁結構，磁場方向指向石英擺片(沿加速度計敏感軸方向)，即使導磁板改變了磁場方向成徑向，但石英擺片組件所處位置仍有一定的漏磁場。上下漏磁場不一致，可引起磁偏置，對石英擺片組件會產(chǎn)生電磁干擾力矩，增大加速度計的偏置。只有兩永磁體充磁磁感應強度完全一致時，該影響才可避免，但實際工作中很難控制。2、為提高磁感應強度，導磁板的厚度不能很大，工作氣隙磁感應強度平滑區(qū)就會受到限制，有可能使部分力矩器線圈工作在氣隙磁感應強度非平滑區(qū)，這樣石英擺片組件運動產(chǎn)生的“增減磁效應”會增大加速度計的非線性，影響分辨率的提高和穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種新型電磁加速度計結構。本發(fā)明解決其技術問題是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種新型電磁加速度計結構，包括石英擺片組件和導磁環(huán)組件，石英擺片組件含石英擺片和力矩器線圈組件，力矩器線圈組件和導磁環(huán)組件成對使用，鏡像對稱安裝在石英擺片的上下方，其特征在于導磁環(huán)組件含導磁環(huán)、永磁輻射環(huán)、磁屏蔽環(huán)和熱磁補償環(huán)，每個導磁環(huán)組件的內(nèi)腔自導磁環(huán)中心軸依次同軸安裝熱磁補償環(huán)、永磁輻射環(huán)和磁屏蔽環(huán)。而且，在導磁環(huán)內(nèi)腔中心軸上同軸安裝的永磁輻射環(huán)為徑向充磁的永磁輻射環(huán)。而且，所述的兩個導磁環(huán)組件通過連接環(huán)激光焊接在一起，該連接環(huán)設置在兩個導磁環(huán)連接處的外側(cè)，即在導磁環(huán)的外圓面開槽，使連接環(huán)陷入槽中，兩個外圓面對齊再焊接固裝。而且，所述的熱磁補償環(huán)位于永磁輻射環(huán)的下方，磁屏蔽環(huán)位于永磁輻射環(huán)的上方。
本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為1、本電磁加速度計在導磁環(huán)內(nèi)腔中心軸上同軸安裝的永磁體為徑向充磁的永磁輻射環(huán)。永磁輻射環(huán)采用徑向充磁可直接滿足徑向磁場的需求，不需要用導磁板進行磁場變向。永磁體在滿足工作氣隙磁感應強度需求的情況下，增大了工作氣隙磁感應強度的平滑區(qū)，可有效降低石英擺片組件運動帶來了的“增減磁效應”，進而降低非線性及干擾力矩，提高加速度計分辨率、降低偏置。2、本電磁加速度計中的永磁輻射環(huán)直接產(chǎn)生的徑向磁場,在軸向不可避免有少量漏磁，為降低其對石英擺片組件的影響，在永磁輻射環(huán)上方的導磁環(huán)中心軸上同軸安裝了磁屏蔽環(huán)，從理論上可完全消除漏磁場，因此可消除漏磁場對石英擺片組件中可能存在磁介質(zhì)造成的吸力，降低加速度計偏值，提高分辨率。3、本電磁加速度計的磁場結構還有利于工作氣隙磁場強度均勻性的提高、增大軸向平滑區(qū)，可提高加速度測量范圍。4、本電磁加速度計的兩個導磁環(huán)組件之間的連接，采用了通過連接環(huán)激光焊接在一起，該激光焊接有利于增強加速度計的抗沖擊性和抗振動性。5、本發(fā)明是一種設計科學、結構合理的電磁加速度計，本加速度計具有分辨率高、偏值低、穩(wěn)定高和抗沖擊性強等優(yōu)點，適用于高精度慣導制導測量系統(tǒng)及大量程加速度測量和抗沖擊需求的場合。
圖1是目前電磁加速度計二維軸剖圖；圖2是本發(fā)明提出的新型電磁加速度計結構二維軸剖圖。圖中1.導磁環(huán)；2.熱磁補償環(huán)；3.圓柱形永磁體；4.導磁板；5.石英擺片；
6.力矩線圈；7.力矩線圈骨架；8.熱磁補償環(huán)；9.永磁輻射環(huán)；10.磁屏蔽環(huán)；11.連接環(huán)；12.激光焊接。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。一種新型電磁加速度計結構，包括石英擺片組件和導磁環(huán)組件，石英擺片組件和導磁環(huán)組件安裝在殼體組件(圖中未示出)內(nèi)。石英擺片組件含石英擺片5和力矩器線圈組件，力矩器線圈組件包括力矩線圈6和力矩線圈骨架7，力矩線圈等距、平行纏繞在力矩線圈骨架外圓面形成力矩器線圈組件，力矩器線圈組件和導磁環(huán)組件成對使用，鏡像對稱安裝在石英擺片的上下方，力矩線圈引線由石英擺片上的鍍金膜引出端引出。導磁環(huán)組件為兩個圓筒形的柱體。兩個導磁環(huán)組件同軸鏡像對稱安裝在石英擺片組件的上方和下方。導磁環(huán)組件含導磁環(huán)、永磁輻射環(huán)、磁屏蔽環(huán)和熱磁補償環(huán),每個導磁環(huán)組件的內(nèi)腔自導磁環(huán)中心軸均依次同軸安裝熱磁補償環(huán)8、永磁輻射環(huán)9和磁屏蔽環(huán)10。熱磁補償環(huán)、永磁輻射環(huán)和磁屏蔽環(huán)均位于力矩器線圈組件內(nèi)側(cè)。永磁輻射環(huán)為徑向充磁。為保證裝配精度，先將熱磁補償環(huán)安裝到永磁輻射環(huán)上，形成組件后再安裝到導磁環(huán)上。熱磁補償環(huán)用于補償因溫度變化帶來的永磁輻射環(huán)磁場變化。在永磁輻射環(huán)的上方同軸安裝磁屏蔽環(huán)，用于屏蔽永磁輻射環(huán)在軸向方向上可能存在的漏磁。兩個導磁環(huán)組件通過連接環(huán)11激光焊接12在一起，該連接環(huán)設置在兩個導磁環(huán)連接處的外側(cè)。為保證連接環(huán)位置精度，在導磁環(huán)外圓上開有安裝槽，使連接環(huán)陷入到槽中，外圓與導磁環(huán)外圓對齊再焊接。本電磁加速度計的工作原理為徑向充磁的永磁輻射環(huán)產(chǎn)生徑向磁場，與導磁環(huán)構成閉環(huán)磁回路。石英擺片組件上的力矩器線圈位于閉環(huán)磁回路工作氣隙磁場中。為降低共模影響，采用推挽式鏡像對稱結構。除石英擺片外，其它部件或零件成對使用。石英擺片上下表面沉積環(huán)形電極，與上下對應的導磁環(huán)端面形成差動電容敏感器。石英擺片上的力矩器線圈與導磁環(huán)組件形成力矩器。當施加加速度時，石英擺片組件上的檢測質(zhì)量產(chǎn)生慣性力矩，偏移“零位”中心位置，差動電容敏感器敏感偏移的位移量，經(jīng)力反饋回路形成與位移成正比的電流作用到力矩線圈中，產(chǎn)生電磁力矩使檢測質(zhì)量恢復到“零位”中心位置。力矩線圈中的力矩電流反映了加速度的大小和方向，實現(xiàn)了加速度計的輸出。
權利要求
1.一種新型電磁加速度計結構，包括石英擺片組件和導磁環(huán)組件，石英擺片組件含石英擺片和力矩器線圈組件，力矩器線圈組件和導磁環(huán)組件成對使用，鏡像對稱安裝在石英擺片的上下方，其特征在于導磁環(huán)組件含導磁環(huán)、永磁輻射環(huán)、磁屏蔽環(huán)和熱磁補償環(huán)，每個導磁環(huán)組件的內(nèi)腔自導磁環(huán)中心軸依次同軸安裝熱磁補償環(huán)、永磁輻射環(huán)和磁屏蔽環(huán)。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型電磁加速度計結構，其特征在于在導磁環(huán)內(nèi)腔中心軸上同軸安裝的永磁輻射環(huán)為徑向充磁的永磁輻射環(huán)。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型電磁加速度計結構，其特征在于所述的兩個導磁環(huán)組件通過連接環(huán)激光焊接在一起，該連接環(huán)設置在兩個導磁環(huán)連接處的外側(cè)，即在導磁環(huán)的外圓面開槽，使連接環(huán)陷入槽中，兩個外圓面對齊再焊接固裝。
4.根據(jù)權利要求1所述的新型電磁加速度計結構，其特征在于所述的熱磁補償環(huán)位于永磁輻射環(huán)的下方，磁屏蔽環(huán)位于永磁輻射環(huán)的上方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型電磁加速度計結構，包括石英擺片組件、導磁環(huán)組件和殼體組件。電磁加速度計結構為推挽式。力矩器線圈組件和導磁環(huán)組件是成對使用，鏡像對稱安裝在石英擺片的上下方。上下導磁環(huán)組件通過連接環(huán)采用激光焊接的方法連接在一起。每個導磁環(huán)組件的內(nèi)腔自導磁環(huán)中心軸依次同軸安裝熱磁補償環(huán)、永磁輻射環(huán)和電磁屏蔽環(huán)。本發(fā)明是在小型永磁輻射環(huán)研制成功的基礎上設計的一種新型電磁加速度計結構。具有工作氣隙磁場均勻、軸向平滑區(qū)大、石英擺片區(qū)域漏磁低及抗沖擊性強的特點。因此可降低加速度計的偏置、提高測試量程和穩(wěn)定性。適用于高精度慣導制導測量系統(tǒng)及大量程加速度測量和抗沖擊需求的場合。
文檔編號G01P15/125GK102998481SQ20121053874
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權日2012年12月11日
發(fā)明者劉曉東, 聶魯燕, 李德才, 于洪宇, 趙丙權, 賈子奇 申請人:中國船舶重工集團公司第七0七研究所