一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置

文档序号:166633 发布日期:2021-10-29 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置 (Harmonic oscillator kinetic parameter detection device based on interdigital electrode ) 是由 杨浩 李绍良 慕蓉欣 荣义杰 蒋辉 应俊 于 2021-06-04 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置,该检测装置包括:基准平台,其中,垂直于所述基准平台的方向为第一方向;电极基座,安装在所述基准平台上,该电极基板具有孔;叉指电极,覆盖于所述电极基座上;电路板,覆盖于所述电极基座上;引线,用于连接所述叉指电极和所述电路板;位移及转动装置,其可在所述第一方向上伸缩和转动以及在所述基准平台上平移。本发明提出一种基于叉指电极的熔融石英谐振子动力学参数检测装置,利用叉指电极实现对镀膜前熔融石英谐振子的驱动和振动检测,进而测量出谐振子的动力学参数。(The invention discloses a harmonic oscillator kinetic parameter detection device based on an interdigital electrode, which comprises: a reference platform, wherein a direction perpendicular to the reference platform is a first direction; an electrode base mounted on the reference platform, the electrode base having an aperture; the interdigital electrode is covered on the electrode base; the circuit board is covered on the electrode base; the lead is used for connecting the interdigital electrode and the circuit board; a translation and rotation device that is retractable and rotatable in the first direction and translatable on the reference platform. The invention provides a fused quartz harmonic oscillator kinetic parameter detection device based on interdigital electrodes, which utilizes the interdigital electrodes to realize the driving and vibration detection of a fused quartz harmonic oscillator before film coating, and further measures the kinetic parameters of the harmonic oscillator.)

一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置

技术领域

本发明涉及仪器仪表技术领域,具体为一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置。

背景技术

谐振子以其具有超高的Q值,在振动陀螺仪中获得广泛的应用。振动陀螺仪中的谐振子表面通常覆盖有金属膜层,与电极构成电容,利用该电容可以对谐振子进行驱动和振动检测。

但在镀膜前,仍需要对谐振子的动力学参数如Q值、频差等进行检测。此时由于谐振子表面无金属膜层,陀螺仪中的电容构型不再适用,无法实现对镀膜前谐振子进行驱动和检测。此时采用叉指电极构型能够对镀膜前谐振子进行驱动和振动检测,进而实现对谐振子动力学参数的检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置,利用叉指电极实现对镀膜前谐振子的驱动和振动检测,进而测量出谐振子的动力学参数。

为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案实现:

一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置,其特征在于,该检测装置包括:

基准平台,其中,垂直于所述基准平台的方向为第一方向;

电极基座,安装在所述基准平台上,该电极基板具有孔;

叉指电极,覆盖于所述电极基座上;

电路板,覆盖于所述电极基座上;

引线,用于连接所述叉指电极和所述电路板;

位移及转动装置,其可在所述第一方向上伸缩和转动以及在所述基准平台上平移;当使用该检测装置检测待检测的谐振子的动力学参数时,将该待检测的谐振子安装在所述位移及转动装置上,通过所述位移及转动装置调节该待检测的谐振子与所述叉指电极之间的相对位置。

可选地,该待检测的谐振子为半球谐振子,该待检测的谐振子包括:

振动球壳,具有唇沿;

支撑柱,与所述振动球壳连接;

当该待检测的谐振子安装在所述位移及转动装置上时,所述支撑柱所在的方向与所述第一方向平行或垂直,且所述唇沿可与所述电极基座完全贴合。

可选地,所述位移及转动装置包括:

XYZ位移台,其可在所述第一方向上伸缩以及在所述基准平台上平移;

转台,安装在所述XYZ位移台上,所述转台可沿着所述第一方向上伸缩。

可选地,该检测装置还包括:

夹具,安装在所述转台上,该夹具用于固定待检测的谐振子。

可选地,所述叉指电极的数量为至少四个。

可选地,所述叉指电极的数量为四个,一个位于0°方位,另外三个分为位于45°、180°和225°方位。

可选地,所述电路板包括至少两路缓冲放大回路、至少两路驱动回路以及至少一路直流高压回路。

可选地,该检测装置还包括:

连接杆,所述电极基座通过所述连接杆安装在所述基准平台上。

可选地,所述电极基座和所述电路板通过所述连接杆固定。

另一方面,本发明还公开了一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测方法,其特征在于,该检测方法应用如上述的基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置;该检测方法具体包括:

将谐振子装夹在夹具上,此时唇沿与电极基板完全贴合;

调节Z位移台,使谐振子的唇沿与叉指电极间形成间隙;

调节XY位移台,使谐振子的中心与叉指电极的中心重合;

电路板上通电,驱动和检测回路启用;

将谐振子激励至固定幅值,驻波方位指向0°方位后,断开幅度驱动回路,保留正交控制回路;获得谐振子的衰减曲线;通过该衰减曲线即可得到谐振子在该方位上的Q值;

旋转谐振子,重复上述步骤,获得不同方位的谐振子Q值,直至旋转了360°后,测量出谐振子的Q值不均匀性。

本发明与现有技术相比具有以下优点:

本发明提出一种基于叉指电极的熔融石英谐振子动力学参数检测装置,利用叉指电极实现对镀膜前熔融石英谐振子的驱动和振动检测,进而测量出谐振子的动力学参数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明专利实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明专利的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中熔融石英半球谐振子的结构示意图;

图2是本发明一实施例中平面叉指电极基座4的结构示意图;

图3是本发明一实施例中动力学参数检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。需要说明的是,附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂,请参阅附图。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参阅图1、图2和图3,本实施例提供了一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置,该检测装置包括:

基准平台11,其中,垂直于所述基准平台11的方向为第一方向;

电极基座4,安装在所述基准平台11上,该电极基板具有孔7,电极基座4通常由石英玻璃制成;

叉指电极,覆盖于所述电极基座4上;

电路板8,覆盖于所述电极基座4上;

引线9,用于连接所述叉指电极和所述电路板8;

位移及转动装置,其可在所述第一方向上伸缩和转动以及在所述基准平台11上平移;当使用该检测装置检测待检测的谐振子的动力学参数时,将该待检测的谐振子安装在所述位移及转动装置上,通过所述位移及转动装置调节该待检测的谐振子与所述叉指电极之间的相对位置。

需要指出的是,该第一方向并非是唯一确定的,当位移及转动装置移动后,该第一方向也就随之改变,但可以确定是,该第一方向始终与电极基座4垂直。

本实施例中,谐振子的振动参数是指谐振子的频差、Q值及Q值不均匀性等。频差在谐振子不同方位上进行检测,将得到不同的谐振频率,当检测角度覆盖360°时,谐振子的频率将出现周期形变,其中极大值方向为大频率轴,对应的频率为f1,极小值方位为小频率轴,对应的频率为f2,此时f1-f2即成为频差。谐振子的Q值表征当谐振子振动衰减情况,若谐振子由初始振动振幅A0,使谐振子振幅自由衰减至A0/e,e为自然底数,若使用时间为τ,则谐振子的Q值为Q=πfτ,其中f=(f1+f2)/2。当从不同个方位上测量Q值,即可得到谐振子的Q值不均匀性。

本实施例中,该待检测的谐振子的形状包括但不限于石英半球谐振子、圆柱壳谐振子以及其他类型的谐振子,本实施例以半球谐振子为例进行说明。

本实施例中,该待检测的谐振子为半球谐振子,该待检测的谐振子包括:

振动球壳1,具有唇沿3;当该待检测的谐振子振动时,振动球壳1首先球形变为椭球,再由椭球变为球形;

支撑柱2,与所述振动球壳1连接;

当该待检测的谐振子安装在所述位移及转动装置上时,所述支撑柱2所在的方向与所述第一方向平行或垂直,且所述唇沿3可与所述电极基座4完全贴合。

本实施例中,振动球壳1、支撑柱2和唇沿3均为熔融石英材料。

本实施例中,叉指电极包括但不限于平面叉指电极、球面叉指电极等,本实施例中仅以平面叉指电极进行论述。

本实施例中,所述位移及转动装置包括:

XYZ位移台121,其可在所述第一方向上伸缩以及在所述基准平台11上平移;

转台122,安装在所述XYZ位移台121上,所述转台122可沿着所述第一方向上伸缩。

本实施例中,该检测装置还包括:

夹具,安装在所述转台122上,该夹具用于固定待检测的谐振子。

本实施例中,所述叉指电极的数量为至少四个。

本实施例中,所述叉指电极的数量为四个,一个位于0°方位,另外三个分为位于45°、180°和225°方位。当然也可以采取其他数量和方位的布局,本实施例对此不作具体限定。

本实施例中,所述电路板8包括至少两路缓冲放大回路、至少两路驱动回路以及至少一路直流高压回路。

本实施例中,该检测装置还包括:

连接杆10,所述电极基座4通过所述连接杆10安装在所述基准平台11上。

本实施例中,所述电极基座4和所述电路板8通过所述连接杆10固定。

基于同一发明构思,本实施例还公开了一种基于叉指电极的谐振子动力学参数检测方法(以测量Q值的不均匀性为例),该检测方法应用如上述的基于叉指电极的谐振子动力学参数检测装置;该检测方法具体包括:

将谐振子装夹在夹具上,此时唇沿3与电极基板完全贴合;

调节Z位移台,使谐振子的唇沿3与叉指电极间形成间隙,以平台叉指电极为例,该间隙为5~45um;

调节XY位移台,使谐振子的中心与叉指电极的中心重合;

电路板8上通电,驱动和检测回路启用;

将谐振子激励至固定幅值,驻波方位指向0°方位后,断开幅度驱动回路,保留正交控制回路;获得谐振子的衰减曲线;通过该衰减曲线即可得到谐振子在该方位上的Q值;

旋转谐振子,重复上述步骤,获得不同方位的谐振子Q值,直至旋转了360°后,测量出谐振子的Q值不均匀性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

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