集成化金屬振動陀螺儀的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及慣性技術領域，具體涉及一種集成化金屬振動陀螺儀。
【背景技術】
[0002]隨著微納衛星等微小型航天器的發展，對慣性系統的精度、體積、成本等提出了進一步的要求。金屬振動陀螺是一種基于科里奧利效應的固體振動陀螺，具有結構簡單、精度較高、體積小、重量輕、成本低、可靠性高等優異特性，在戰術武器、微納衛星，以及工業控制等軍民各領域均具有廣闊的應用前景。
[0003]目前國內外研制的金屬振動陀螺儀結構形式基本采用金屬振動陀螺敏感器與控制電路單獨研制，然后裝配組合的結構形式:金屬諧振子通過螺釘固定于安裝底座上，諧振子底部均勻分布的八個壓電電極通過焊錫手動焊接到緩沖電路焊盤上，緩沖電路板引出外接導線或排線，陀螺外罩與安裝底座焊接后完成陀螺敏感器制作，外接導線或排線與控制電路部分對接完成陀螺儀制作。現有技術方案主要有以下問題或不足:
1)陀螺儀由表頭敏感器與電路部分裝配而成，體積較大，在組合系統安裝過程中導致空間利用率低，安裝操作性較差，從而導致陀螺組合系統體積大、重量大；
2)金屬諧振子底面的八個壓電電極焊線引出采用焊錫焊接，極易導致焊錫質量分布、焊點位置分布不均等問題，從而影響陀螺輸出精度，同時電極焊線與緩沖電路板焊盤對向焊接，導致焊線較長，操作困難；
3)陀螺儀敏感器部分與控制電路部分通過導線連接，引入空間干擾相對較大。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種集成化金屬振動陀螺儀，有效地降低金屬振動陀螺的體積，降低了工藝難度，提高了工藝可靠性和一致性，易于實現陀螺組合系統的安裝。
[0005]為實現上述目的，本發明提供一種集成化金屬振動陀螺儀，其特點是，該陀螺儀包含:
金屬諧振子固定基座；
金屬諧振子，其通過支撐柱與金屬諧振子固定基座固定；
控制電路板，其與金屬諧振子固定基座固定連接；
緩沖電路板，采用柔性印制板，其設置于金屬諧振子固定基座底面，并與控制電路板通過柔性印制線電路連接；
陀螺外罩，其機械連接金屬諧振子固定基座，在內部形成容置空間，金屬諧振子、控制電路板設置于該容置空間中。
[0006]上述集成化金屬振動陀螺儀的陀螺敏感器部分與控制電路部分集成設置于陀螺外罩內。
[0007]上述緩沖電路板采用柔性電路板，貼合金屬諧振子固定基座設置;金屬諧振子靠近金屬諧振子固定基座設置。
[0008]上述金屬諧振子固定基座與緩沖電路板對應金屬諧振子的電極引出線處設有通孔;金屬諧振子底面電極引出線通過通孔穿過緩沖電路板與金屬諧振子固定基座焊接連接至緩沖電路板的焊盤。
[0009]上述金屬諧振子底面均布八個壓電陶瓷電極，電極引出線采用電焊機或金絲球焊機焊接連接至緩沖電路板的焊盤。
[0010]上述控制電路板根據電路功能分為結構小于控制電路板的若干子電路板，若干子電路板環繞設置于金屬諧振子的側邊。
[0011]上述控制電路板分為四個子電路板，分別為信號采集電路、FPGA信號處理電路、電源電路、驅動電路。
[0012]上述子電路板之間通過柔性印制線實現電性連接，子電路板還通過柔性印制線電性連接緩沖電路板。
[0013]上述子電路板的尺寸大小與集成化金屬振動陀螺儀的陀螺敏感器部分尺寸大小相對應。
[0014]上述支撐柱上設有外螺紋，通過螺母固定在金屬諧振子固定基座上，金屬諧振子固定基座采用硬質鋁板材料。
[0015]本發明集成化金屬振動陀螺儀和現有技術的陀螺儀相比，其優點在于，本發明采用集成化設計，將陀螺敏感器件與控制電路直接集成在同一陀螺外罩內部，結構緊湊，大幅降低了陀螺儀體積，同時陀螺集成化設計簡化了陀螺組合系統層級的安裝工藝，提高了安裝效率和可靠性；
本發明諧振子固定基座和緩沖電路板中間開孔，金屬諧振子底面壓電電極導線穿過開孔引出到緩沖電路板的焊盤上，從而焊接方式采用點焊或金絲球焊等焊接方式，避免了電極引線與電路板對面焊接方式操作困難、間隙較大，以及采用焊錫焊接導致焊點質量、分布不均勻，從而影響陀螺精度的問題，提高了陀螺儀的精度、可靠性、一致性等指標，易于批量化制作，從而進一步降低成本，該集成化金屬振動陀螺非常適用于微小型航天器等要求精度高、體積小的姿態控制系統；
本發明陀螺的控制電路板根據功能進行布局優化，由一塊大型電路板拆分為四塊小型電路板，小型電路板尺寸與陀螺敏感器部分尺寸相當，進一步提高了陀螺內部的空間利用率，降低了陀螺體積；
本發明陀螺的控制電路板相互間以及與緩沖電路板之間采用柔性印制線連接，與目前采用導線連接方式相比，降低了工藝難度，提高了焊線的可靠性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明集成化金屬振動陀螺儀的結構示意圖；
圖2為本發明集成化金屬振動陀螺儀中控制電路板與緩沖電路板連接示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖，進一步說明本發明的具體實施例。
[0018]如圖1所不，為一種集成化金屬振動陀螺儀的實施例，該陀螺儀包含:陀螺外罩1、金屬諧振子2、控制電路板3、固定立柱4、金屬諧振子固定基座5、緩沖電路板6、焊線7、固定螺母8、金屬諧振子支撐柱9、柔性印制線1。
[0019]金屬諧振子2固定于金屬諧振子支撐柱9頂部，通過金屬諧振子支撐柱9與金屬諧振子固定基座5固定，金屬諧振子支撐柱9上設有外螺紋，通過固定螺母8固定在金屬諧振子固定基座5上，金屬諧振子固定基座5采用硬質鋁板材料制成。
[0020]控制電路板3固定于金屬諧振子固定基座5上，位于金屬諧振子2外圍，并與金屬諧振子