一种高稳定石英挠性加速度计摆部件粘接方法

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及石英挠性加速度计的核心部件——摆部件，具体涉及一种高稳定石英挠性加速度计摆部件粘接方法。

背景技术

石英挠性加速度计最早由美国森的斯坦公司于二十世纪七十年代研制成功，具体结构如图1所示，是目前国内导航与制导、定位、定向系统应用最广泛的加速度计。

石英挠性加速度计由上导磁环部件1、摆部件2、下导磁环部件3、连接环5、隔离环6、壳体4等构成。摆部件2由摆片2.1和力矩器线圈2.2通过胶粘接构成。摆片摆舌(摆片的一部分)和力矩器线圈构成敏感加速度的检测质量。摆片摆舌两面镀有金膜，是传感器的动极板，上、下导磁环端面是传感器的定极板，构成了变距离差动式电容传感器。上、下导磁环部件由上、下导磁环及磁钢等构成，摆部件上的力矩器线圈处于磁路的工作气隙中，构成永磁式力矩器。上、下导磁环部件与摆部件由连接环抱住，通过焊接连接，构成敏感表芯部件。敏感表芯部件套上隔离环，装入壳体，通过胶粘接进行连接，构成加速度计。

当没有加速度输入时，由摆片摆舌和力矩器线圈构成的检测质量处于中间的平衡位置。当有加速度输入时，检测质量由于惯性力偏离平衡位置，即差动电容的动极板位置发生变化，差动电容发生变化，差动电容检测电路将其转变为电信号输出。该电信号通过伺服放大器转换为相应的电流信号，输入到力矩器线圈，力矩器线圈在气隙磁场中受到电磁力，使检测质量重新回到平衡位置。力矩器线圈中电流的大小与输入加速度的大小相关，通过检测力矩器线圈中的电流大小，即可以得到输入加速度的大小。

在石英挠性加速度计中，摆部件是核心部件，其结构如图2所示，摆部件具有以下功：

1、摆片摆舌和力矩器线圈一起构成检测质量，为加速度检测提供摆性；

2、摆部件上的力矩器线圈与上、下导磁环部件一起构成力矩器；

3、摆片正反两面镀覆的金膜作为传感器动极板，与上、下导磁环部件上的定极板一起构成变距离式差动式电容传感器。

为了实现高稳定性的石英挠性加速度计，需要有高稳定性的摆部件。对摆部件的要求如下：

1、提供高稳定性的摆性；

2、保证力矩器线圈位置稳定；

3、保证摆片摆舌位置稳定，从而保证电容传感器的动极板位置稳定。

摆部件由摆片和力矩器线圈通过胶粘接构成。常规的石英摆部件粘接方法是在力矩器线圈骨架2.2.1的整个粘接圆环面2.2.1a上涂满胶，如图3所示，黑色填充部分为粘胶区域；然后利用工装将摆片和两个力矩器线圈粘接在一起。但是，由于摆片材料为石英玻璃，力矩器线圈骨架材料为硬质铝合金或陶瓷，二者的热膨胀系数不同，当温度变化时，二者存在热变形差。由于存在热变形差，摆片与力矩器线圈骨架间的粘接胶中存在应力，当两侧粘接结构不对称时，应力传递到摆片挠性梁2.1.1(摆片的一部分)，会使摆片挠性梁发生偏转，从而摆片摆舌位置发生变化，改变了电容传感器动极板的位置，即改变了加速度计的机械零位，从而影响加速度计的偏值大小，使加速度计的偏值随温度变化，产生偏值温度系数。

要解决这个问题，需要改善加速度计摆部件粘接方法，使摆部件在温度变化时保持高稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种高稳定石英挠性加速度计摆部件粘接方法，该方法可减小热变形差在胶层中造成的应力对摆片挠性梁的影响，从而可减小温度变化对加速度计偏值的影响，进而可减小加速度计偏值温度系数。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种高稳定石英挠性加速度计摆部件粘接方法，其特征在于：在摆片和力矩器线圈骨架粘接时，在力矩器线圈骨架的粘接圆环面远离摆片挠性梁的下半部通过连续涂胶的方式进行粘接。

进一步的：所述粘接所用的粘接胶为环氧胶，在粘接胶中加入一定比例的白炭黑，白炭黑与粘接胶混凝均匀。

更进一步的：白炭黑的添加比例为4％。

本发明具有的优点和积极效果：

本发明突破了现有的惯性思维方法，改变了矩器线圈骨架上涂胶的位置和面积，仅涂在粘接圆环面的下半部，这样当温度变化时，摆片和力矩器线圈骨架的热变形差区域仅为下半部涂胶的部分，一方面热变形差区域较常规的涂胶方法减小，另一方面热变形区域也远离摆片挠性梁，从而减小了热变形差在胶层中造成的应力对摆片挠性梁的影响，从而减小了温度变化对加速度计偏值的影响，减小了加速度计偏值温度系数。

附图说明

图1是石英挠性加速度计结构示意图；

图2是石英挠性加速度计摆部件结构示意图；

图3是常规力矩器线圈骨架涂胶位置与面积示意图；

图4是本发明中力矩器线圈骨架涂胶位置与面积示意图。

具体实施方式

下面结合图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种高稳定石英挠性加速度计摆部件粘接方法，请参见图4，其发明点为：在摆片和力矩器线圈骨架粘接时，在力矩器线圈骨架的粘接圆环面2.2.1a远离摆片挠性梁2.1.1的下半部通过连续涂胶的方式进行粘接。在附图4中用黑色填充部分表示粘胶区域。需要注意的是，在力矩器线圈骨架粘接圆环面的下半部涂胶，应为连续涂胶，不得间断。因为连续涂胶与间断涂胶相比，当温度变化时，胶层中由于摆片和力矩器线圈骨架间热变形差造成的应力要小，从而随着时间增长，胶层蠕变要小，从而摆部件提供的摆性变化小，加速度计标度因数在高低温试验前后变化量小。

上述方法中，进一步的：所述粘接所用的粘接胶为环氧胶，在粘接胶中加入一定比例的白炭黑，白炭黑与粘接胶混凝均匀。添加白炭黑，降低了粘接胶的流动性，保证了粘接后胶层的位置和面积。更进一步的：白炭黑的添加比例为4％，即环氧胶与白炭黑的质量比为100:4。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和图所公开的内容。