本發(fā)明屬于角加速度傳感器測量領(lǐng)域，具體涉及一種分子電子型角加速度計動電轉(zhuǎn)換單元。

背景技術(shù)：

分子電子型角加速度計的敏感組件是整個傳感器的核心部件，其動電轉(zhuǎn)換單元包括工作液體、電極和轉(zhuǎn)換器，其作用是敏感測量軸方向的角加速度信號并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。當(dāng)進行小型分子電子型角加速度計的設(shè)計時，敏感組件的體積也隨之減小，工作液體質(zhì)量、液體通道結(jié)構(gòu)等均發(fā)生改變，從而使得敏感到的角加速度信號動電轉(zhuǎn)換為輸出電信號更加微弱，為確保小型分子電子型角加速度計的輸出特性，需要增大小型分子電子型角加速度計的輸出信號。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于小體積傳感器的測量特性穩(wěn)定的分子電子型角加速度計動電轉(zhuǎn)換單元。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：

一種分子電子型角加速度計動電轉(zhuǎn)換單元，它包括工作液體、轉(zhuǎn)換器、電極、工作液體補償器、殼體；殼體為雙層球形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部為環(huán)形空腔；工作液體充滿殼體內(nèi)的環(huán)形空腔；殼體環(huán)形空腔的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)換器連接；轉(zhuǎn)換器的外形為圓柱體，它的圓柱側(cè)面與殼體環(huán)形空腔的內(nèi)壁連接；兩片電極緊貼在轉(zhuǎn)換器兩側(cè)圓面上；殼體內(nèi)側(cè)的內(nèi)壁與工作液體補償器連接；工作液體補償器為球形空腔，通過一根毛細(xì)管與殼體的環(huán)形空腔連通。

所述的轉(zhuǎn)換器是由粒徑50μ～100μ范圍的玻璃微珠或玻璃粉末材料制作的多孔隙芯片。

所述的電極的結(jié)構(gòu)為螺旋形，其最大直徑與轉(zhuǎn)換器直徑相同；螺旋相鄰兩圈金屬絲間的間距為1mm。

所述的工作液體補償器內(nèi)并充有一部分氣體，用以補償不同溫度下工作液體的體積變化。

所述的電極材料為鉑金；殼體和轉(zhuǎn)換器的材料為鉑組系玻璃。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：本發(fā)明所提供的一種分子電子型角加速度計 動電轉(zhuǎn)換單元通過螺旋電極的設(shè)計及使用大粒徑玻璃原料制作轉(zhuǎn)換器，來實現(xiàn)增大分子電子型角加速度計敏感組件的輸出信號，成功解決小型分子電子型角加速度計因體積減小液體慣性質(zhì)量減少而對輸出特性的影響，工藝上容易實現(xiàn)，有利于工程應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的一種分子電子型角加速度計動電轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為電極在A-A方向的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.工作液體、2.轉(zhuǎn)換器、3.電極、4.工作液體補償器、5.殼體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種分子電子型角加速度計動電轉(zhuǎn)換單元包括工作液體1、轉(zhuǎn)換器2、電極3、工作液體補償器4、殼體5。殼體5為雙層球形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部為環(huán)形空腔。殼體5采用玻璃或陶瓷材料。工作液體1為有機溶液，充滿殼體5內(nèi)的環(huán)形空腔。殼體5環(huán)形空腔的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)換器2連接。轉(zhuǎn)換器2是由粒徑50μ～100μ范圍的玻璃微珠或玻璃粉末材料制作的多孔隙芯片，轉(zhuǎn)換器2的外形為圓柱體，它的結(jié)構(gòu)尺寸范圍為：Φ3mm～Φ6mm，厚度為2mm，其圓柱側(cè)面與殼體5環(huán)形空腔的內(nèi)壁密封連接。兩片電極3緊貼在轉(zhuǎn)換器2兩側(cè)圓面上。殼體5內(nèi)側(cè)的內(nèi)壁與工作液體補償器4連接。工作液體補償器4為球形空腔，通過一根毛細(xì)管與殼體5的環(huán)形空腔連通。工作液體補償器4內(nèi)并未充滿工作液體，還充有一部分氣體，用以補償不同溫度下工作液體1的體積變化。

如圖2所示，電極3的結(jié)構(gòu)為螺旋形，其最大直徑與轉(zhuǎn)換器2直徑相同。螺旋相鄰兩圈金屬絲間的間距為1mm。電極3材料的選擇原則為：不與工作液體1發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、與殼體5和轉(zhuǎn)換器2材料膨脹系數(shù)相近的適宜做電極的金屬。在本實施例中，電極3材料為鉑金。殼體5和轉(zhuǎn)換器2的材料為鉑組系玻璃。

當(dāng)本發(fā)明的分子電子型角加速度計動電轉(zhuǎn)換單元受到外加一個角加速度時，轉(zhuǎn)換器2受力面的壓力可表示為：

式中，

ΔP，壓力；

m，液體慣性質(zhì)量；

角加速度；

k₁，比例常數(shù)；

流動電勢與壓力成正比：

E＝k₂εζΔP/4πηλ (2)

式中，

E，流動電勢；

k₂，比例常數(shù)，與轉(zhuǎn)換器多孔結(jié)構(gòu)的有效參數(shù)有關(guān)；

ε，液體介電常數(shù)；

ζ，電動電勢，即電動過程中帶電表面與電解質(zhì)溶液之間的剪切面的電勢；

η，液體粘度；

λ，電導(dǎo)率；

將(1)式代入(2)式中，可得到流動電勢：

從而可以得到流動電勢，并反推得到角加速度

本發(fā)明的工作過程為：當(dāng)外界角加速度信號輸入時，工作液體1作為慣性質(zhì)量繞測量軸進行旋轉(zhuǎn)運動，在轉(zhuǎn)換器2兩側(cè)形成壓力差。在壓力差的作用下，工作液體1流經(jīng)轉(zhuǎn)換器2內(nèi)部的孔隙。由于流動電勢效應(yīng)，工作液體1帶動孔隙固液界面附近可移動的帶電離子流動，形成流動電流，通過電極3上的電化學(xué)反應(yīng)或者雙層電極電容的再充電，將離子流轉(zhuǎn)變成金屬導(dǎo)線電流輸出，完成對角加速度信號的測量。

上面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。