一种磁流体角速度传感器水银环及其胶接方法
阅读说明：本技术 一种磁流体角速度传感器水银环及其胶接方法 (Mercury ring of magnetic fluid angular velocity sensor and bonding method thereof ) 是由 胡雄超 吴建铭 符德华 沈杰 徐亚娟 忽伟 武斌 陆建 于 2020-11-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种磁流体角速度传感器水银环及其胶接方法,包括电极、内筒和外筒；所述的电极包括上电极和下电极；所述的内筒和外筒为同轴放置的空心圆柱,固定于所述的上电极和下电极之间；在所述的电极与所述的内筒和外筒的接触部上,分别设有环形的凹槽,其包含内凹槽和外凹槽,所述的内筒和外筒能分别插入所述的内凹槽和外凹槽内,使所述的内筒和外筒之间形成一个密闭腔体,所述的密闭腔体内充满水银；位于同一电极上的两个所述的凹槽之间为一凸起结构。本发明设计了凹槽和储胶槽,增加胶接面面积,确保胶接有效性；对胶接过程中的气泡进行控制,对胶接面的堆胶高度进行定量控制,既保证胶接面密封,又保证水银环对角振动的测量精度。(The invention discloses a mercury ring of a magnetic fluid angular velocity sensor and a bonding method thereof, wherein the mercury ring comprises an electrode, an inner cylinder and an outer cylinder; the electrodes comprise an upper electrode and a lower electrode; the inner cylinder and the outer cylinder are hollow cylinders which are coaxially arranged and are fixed between the upper electrode and the lower electrode; annular grooves are respectively arranged on the contact parts of the electrode and the inner cylinder and the outer cylinder, and each annular groove comprises an inner groove and an outer groove, the inner cylinder and the outer cylinder can be respectively inserted into the inner groove and the outer groove, so that a closed cavity is formed between the inner cylinder and the outer cylinder, and mercury is filled in the closed cavity; and a convex structure is arranged between the two grooves on the same electrode. The invention designs the groove and the glue storage groove, increases the area of the glue joint surface and ensures the effectiveness of glue joint; the air bubbles in the gluing process are controlled, and the glue stacking height of the gluing surface is quantitatively controlled, so that the sealing of the gluing surface is ensured, and the measurement precision of the diagonal vibration of the mercury ring is also ensured.)
技术领域
本发明涉及角速度传感器领域，具体涉及一种磁流体角速度传感器水银环及其胶接方法。
背景技术
磁流体角速度传感器基于磁流体动力学(MHD)，能够对角速率、角位移进行高精度测量，具有小型化、宽频率、高稳定性的特点，主要应用于高精度卫星平台、深空光学通信、高分辨率天文观测，在民用汽车领域和工业加工制造领域也有着广阔的应用前景。
水银环是磁流体角速度传感器的核心部件，利用水银的惯性，当外部产生角振动时，水银切割磁力线产生感应电动势，角运动信息就转化为电信号信息，从而达到对角振动的定量测量的目的。
目前磁流体角速度传感器水银环胶接存在的主要问题有：
(1)胶接面不密封，导致水银从胶接面漏出；
(2)胶接过程中胶接剂产生气泡，在外力影响下气泡破裂或连通，水银从气泡处流出水银环；
(3)胶接剂的用量难以把控。胶太多产生溢胶，影响测量精度；胶太少导致水银环不密封，水银泄漏。
发明内容
为了提高磁流体角速度传感器水银环胶接的合格率和传感器本身的测量精度，本发明提供了一种磁流体角速度传感器水银环，包括电极、内筒和外筒；所述的电极包括上电极和下电极；所述的内筒和外筒为同轴放置的空心圆柱，固定于所述的上电极和下电极之间；在所述的电极与所述的内筒和外筒的接触部上，分别设有环形的凹槽，其包含内凹槽和外凹槽，所述的内筒和外筒能分别插入所述的内凹槽和外凹槽内，使所述的内筒和外筒之间形成一个密闭腔体，所述的密闭腔体内充满水银。
优选地，位于同一电极上的两个所述的凹槽之间为一凸起结构，所述的凸起结构的两个侧壁分别设有一个储胶槽，所述的储胶槽靠近所述凹槽的底面，使所述的凸起结构为T型结构。
优选地，所述的内筒和外筒使用绝缘可透视材料。
本发明还提供了一种磁流体角速度传感器水银环的胶接方法，包括：
步骤1，使用点胶针将胶接剂涂满上电极或下电极的内凹槽后，将内筒垂直插入上电极或下电极的内凹槽中；
步骤2，测量堆胶高度H，所述的堆胶高度H为T型结构顶面到从所述的凹槽中溢出的胶接剂最高点的距离；当H＝0时，使用点胶针补涂胶接剂；当H>1mm时，擦除或刮除多余的胶接剂，直到0<H<1mm；
步骤3，使用点胶针将胶接剂涂满上电极或下电极的外凹槽后，将外筒垂直插入上电极或下电极的外凹槽中，重复步骤2；
步骤4，使用点胶针将胶接剂涂满下电极或上电极的内凹槽和外凹槽，将步骤3中已经与上电极或下电极胶接完成的内筒和外筒，垂直插入所述的下电极或上电极内，重复步骤2；
步骤5，静置至胶接剂凝固。
优选地，在所述的步骤1之前，还包括：
步骤S1.1，清洗所述的内筒、外筒和电极，使其表面光滑；之后将其放入高温箱中，设置温度大于80℃，烘烤半小时以上；
步骤S1.2，将胶接剂放入真空罐中抽真空至气压低于10-2Pa，使胶接剂中的气泡排尽。
优选地，所述的步骤2中，在所述的胶接剂固化前，使用无纺布擦除多余的胶接剂；在所述的胶接剂固化后，使用小刀刮除多余的胶接剂。
优选地，还包括：
步骤6，使用显微镜对上电极和下电极的胶接面进行检查，使用点胶针补涂胶接不饱满处；对堆胶高度H进行复测，使0<H<1mm。
优选地，将所述的内筒或外筒垂直插入所述的电极后，将组合件左右来回倾斜若干次，将胶接面的气泡扯破。
优选地，每次倾斜的角度不超过45°。
本发明的有益效果：
(1)对水银环结构进行改进，设计了凹槽和储胶槽，增加胶接面面积，确保胶接有效性；
(2)对胶接过程中的气泡进行控制：胶接剂真空排泡、胶接前零件高温预烘、内外筒旋转挤压气泡，防止胶接面由于气泡不密封，水银从气泡处漏出水银环；
(3)对胶接面的堆胶高度进行定量控制(0<H<1mm)，既保证胶接面密封，又保证水银环对角振动的测量精度。
附图说明
图1为本发明的磁流体角速度传感器水银环截面图。
图2为本发明的磁流体角速度传感器水银环胶接面截面图。
图3为本发明的磁流体角速度传感器水银环胶接方法流程图。
图中，1-上电极，2-下电极，3-内筒，4-外筒，5-凹槽，6-储胶槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种磁流体角速度传感器水银环，包括上电极1、下电极2、内筒3和外筒4；所述的内筒3和外筒4为同轴放置的空心圆柱，固定于所述的上电极1和下电极2之间。所述的内筒3和外筒4采用绝缘可透视材料，满足绝缘、抗水银腐蚀和便于观察堆胶高度的特点。在所述的电极上，与所述的内筒3和外筒4的接触部，分别设有环形的凹槽5，其包含内凹槽和外凹槽，所述的内筒3和外筒4能分别插入所述的内凹槽和外凹槽内，使所述的内筒3和外筒4之间形成一个密闭腔体，所述的密闭腔体内充满水银；位于同一电极上的两个所述的凹槽之间为一凸起结构。
如图2所示，所述的凸起结构的两个侧壁分别设有一个储胶槽6，所述的储胶槽6靠近所述凹槽5的底面，使所述的凸起结构为T型结构。在胶接的过程中，胶接剂能够流入并充满储胶槽6内，增加了胶接面积，从而保证胶接的有效性。
如图3所示，本发明的磁流体角速度传感器水银环胶接方法包括胶接准备阶段、胶接阶段和胶接有效性检测三个部分。
实施例
(1)胶接准备阶段
步骤S1.1，清洗所述的内筒、外筒和电极，使其表面光滑；由于在胶接过程中胶接面可能产生气泡，因此将清洗后的内筒、外筒和电极放入高温箱中，设置温度大于80℃，烘烤半小时以上，使各个零件表面保持干燥；
步骤S1.2，由于胶接剂在混合时本身存在气泡，将胶接剂放入真空罐中抽真空至气压低于10-2Pa，使胶接剂中的气泡排尽。
(2)胶接阶段
步骤1，使用点胶针将胶接剂涂满上电极或下电极的内凹槽后，将内筒垂直插入下电极的内凹槽中；
步骤2，将插好的组合件左右来回倾斜若干次，每次倾斜的角度不超过45°，将胶接面产生的气泡扯破，防止水银从胶接面的气泡处泄漏；为了保证胶接有效性，胶接剂必须充满储胶槽和凹槽，并从凹槽中溢出，此时存在一个堆胶高度H，且H>0。用游标卡尺测量堆胶高度H，所述的堆胶高度H为T型结构顶面到从所述的凹槽中溢出的胶接剂最高点的距离；当H＝0(即胶接剂未从凹槽中)时，使用点胶针补涂胶接剂；为了保证磁流体角速度传感器水银环在振动时产生的感应电动势均匀，减少低频误差，因此当H>1mm时，在所述的胶接剂固化前，使用无纺布擦除多余的胶接剂；在所述的胶接剂固化后，使用小刀刮除多余的胶接剂，直到0<H<1mm；
步骤3，使用点胶针将胶接剂涂满下电极的外凹槽后，将外筒垂直插入下电极的外凹槽中，重复步骤2；
步骤4，使用点胶针将胶接剂涂满上电极的内凹槽和外凹槽，将步骤3中已经与下电极胶接完成的内筒和外筒，垂直插入所述的上电极内，重复步骤2；
步骤5，静置至胶接剂凝固。
(3)胶接有效性检测
使用显微镜对上电极和下电极的胶接面进行检查，使用点胶针补涂胶接不饱满处；对堆胶高度H进行复测，使0<H<1mm。
综上所述，本发明提供了一种磁流体角速度传感器水银环及其胶接方法，对现有的磁流体角速度传感器水银环结构进行改进，设计了凹槽和储胶槽，增加胶接面面积，确保胶接有效性。胶接准备阶段对各个零件的预处理，降低胶接过程中气泡产生的可能性；胶接阶段中，左右来回倾斜胶接好的器件，对气泡进行挤压撕扯；控制堆胶高度0<H<1mm，使水银可以均匀切割磁力线，产生的电流稳定，从而保证水银环的测量精度。
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。