成下電極層-壓電薄膜-上電極層的三層結(jié)構(gòu)。具體的，用導(dǎo)電膠將所述壓電薄膜9固定在所述多環(huán)諧振器I最外側(cè)兩個(gè)未固定環(huán)上表面，導(dǎo)電膠形成下電極層8，所述上電極層10鍵合在所述壓電薄膜9的上表面，構(gòu)成所述離散電極5的三層。
[0080]作為一個(gè)優(yōu)選，所述離散電極5包括八個(gè)扇形電極，為4個(gè)驅(qū)動(dòng)電極和4個(gè)檢測電極，驅(qū)動(dòng)電極和檢測電極均勻間隔排布，相鄰驅(qū)動(dòng)電極的位置間隔90度，相鄰檢測電極的位置間隔90度，相鄰驅(qū)動(dòng)電極和檢測電極的位置間隔45度。
[0081 ] 上述陀螺制備方法:
[0082]采用MEMS微細(xì)加工工藝，對圓盤形石英塊進(jìn)行蝕刻，得到所述多環(huán)諧振器；
[0083]采用精密機(jī)械加工的方法得到所述固定滑槽和所述階梯式圓柱形支撐桿；
[0084]用導(dǎo)電膠作為所述下電極層，將所述壓電薄膜固定在所述多環(huán)諧振器最外側(cè)兩個(gè)環(huán)上表面，所述上電極層鍵合在所述壓電薄膜上表面，構(gòu)成所述離散電極；
[0085]將多環(huán)諧振器安裝在所述固定滑槽上，擰緊固定滑槽，從而將多環(huán)諧振器最外一圈環(huán)固定；階梯式圓柱形支撐桿的上圓柱嵌在所述多環(huán)諧振器內(nèi)環(huán)中，階梯式圓柱形支撐桿的所述下圓柱支撐所述多環(huán)諧振器；
[0086]將離散電極緊貼在所述多環(huán)諧振器最外側(cè)兩個(gè)未固定環(huán)上表面，所述多環(huán)諧振器的輻條位置與所述離散電極的輻條的位置重合，所述離散電極與所述多環(huán)諧振器的中心軸重合。
[0087]上述實(shí)施例陀螺是一種高頻固體波陀螺，陀螺儀工作時(shí)所述多環(huán)諧振器做徑向四波腹振動(dòng)，當(dāng)有所述多環(huán)諧振器中心軸方向的角速度輸入時(shí)，在科氏力的作用下，所述多環(huán)諧振器的諧振方式會(huì)從驅(qū)動(dòng)模態(tài)向檢測模態(tài)變化，檢測模態(tài)諧振振幅與輸入角速度的大小成正比。通過檢測電極中的電信號(hào)變化得到所述多環(huán)諧振器在檢測模態(tài)的振幅，進(jìn)而可以得到輸入角速度的大小。
[0088]本實(shí)施例陀螺的優(yōu)點(diǎn):1、較小的尺寸；2、良好的性能；3、抗沖擊能力好；4、工藝步驟簡單，利于批量生產(chǎn)，從而降低了制造成本。
[0089]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，包括: 一個(gè)含有五到八環(huán)的多環(huán)諧振器； 位于所述多環(huán)諧振器的兩相鄰環(huán)之間的多組輻條，相鄰兩組輻條的位置有一角度差； 一個(gè)支撐多環(huán)諧振器外環(huán)的固定滑槽； 一個(gè)支撐多環(huán)諧振器內(nèi)環(huán)的階梯式圓柱形支撐桿； 位于多環(huán)諧振器上表面的離散電極； 其中:所述多環(huán)諧振器的最外一圈環(huán)固定，最內(nèi)一圈環(huán)由階梯式圓柱形支撐桿固定，僅中間的環(huán)保留振動(dòng)自由。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，所述多環(huán)諧振器中心是鏤空結(jié)構(gòu)，所述多環(huán)諧振器的每個(gè)環(huán)寬度W1相同，所述多環(huán)諧振器每個(gè)環(huán)與環(huán)之間的間隙距離W3也相同，并且每個(gè)環(huán)寬度W1與每個(gè)環(huán)與環(huán)之間的間隙距離W3相等。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，所述固定滑槽由兩個(gè)半圓形滑槽拼接組成一個(gè)圓形，半圓形滑槽截面是半個(gè)工字型，中間形成空腔容納多環(huán)諧振器，半圓形滑槽在端部引出一小長方形塊，用于擰緊固定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，所述固定滑槽空腔的深度W4與所述多環(huán)諧振器每個(gè)環(huán)的寬度W1相同，所述固定滑槽的高度1!2與所述多環(huán)諧振器每個(gè)環(huán)的高度Ii1相同，所述固定滑槽恰好容納所述多環(huán)諧振器最外一圈環(huán)，達(dá)到固定和支撐作用，使得所述多環(huán)諧振器僅保留徑向振動(dòng)自由。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，每組輻條沿所述多環(huán)諧振器的環(huán)的圓周均勻排列，每組輻條的個(gè)數(shù)為n，則每組輻條的間隔角度為360° /n,相鄰兩組輻條的位置有一角度差Θ，其中Θ = 360° /2n。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，所述階梯式圓柱形支撐桿分為上圓柱和下圓柱兩部分，所述上圓柱剛好嵌在所述多環(huán)諧振器內(nèi)環(huán)中，所述下圓柱半徑比所述上圓柱半徑大，用于支撐所述多環(huán)諧振器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，所述階梯式圓柱形支撐桿的所述上圓柱半徑等于所述多環(huán)諧振器內(nèi)側(cè)空腔的半徑，且所述上圓柱的高度h3等于所述多環(huán)諧振器的高度h i，使得所述多環(huán)諧振器的內(nèi)環(huán)恰好套在所述上圓柱外圍；所述下圓柱的半徑、所述上圓柱的半徑之差A(yù)r等于所述多環(huán)諧振器的環(huán)的寬度Wp8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，所述離散電極包括m個(gè)扇形電極，為m/2個(gè)驅(qū)動(dòng)電極和m/2個(gè)檢測電極，m> = 8且m為偶數(shù)；所述離散電極有兩圈環(huán)，環(huán)與環(huán)之間以輻條形式連接，形成m個(gè)扇形工字型電極，貼在所述多環(huán)諧振器外側(cè)兩個(gè)未固定環(huán)的上表面。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，陀螺工作時(shí)，所述多環(huán)諧振器安裝在所述固定滑槽上，所述固定滑槽擰緊從而將所述多環(huán)諧振器外環(huán)固定；所述多環(huán)諧振器內(nèi)環(huán)安置在所述階梯式圓柱形支撐桿上，從而所述多環(huán)諧振器內(nèi)環(huán)固定；所述離散電極緊貼在所述多環(huán)諧振器外側(cè)兩個(gè)未固定環(huán)的上表面，且所述離散電極的輻條與所述多環(huán)諧振器的所述輻條位置重合。10.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，所述離散電極由三層構(gòu)成:下電極層-壓電薄膜-上電極層；用導(dǎo)電膠將所述壓電薄膜的一個(gè)表面固定在所述多環(huán)諧振器上表面，導(dǎo)電膠形成下電極層，所述上電極層鍵合在所述壓電薄膜另一表面。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺，其特征在于，所述下電極層與所述多環(huán)諧振器接地，保證同電勢為OV ;利用所述多環(huán)諧振器的平面四波腹振動(dòng)模態(tài)作為參考振動(dòng)，所述壓電薄膜的驅(qū)動(dòng)電極被施加交流電壓時(shí)，由逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生徑向振動(dòng)，從而帶動(dòng)所述多環(huán)諧振器振動(dòng)；當(dāng)有所述多環(huán)諧振器中心軸方向的角速度輸入時(shí)，在科氏力的作用下，所述多環(huán)諧振器的振型向檢測模態(tài)轉(zhuǎn)變，帶動(dòng)所述壓電薄膜振動(dòng)，由正壓電效應(yīng)在檢測電極上得到電信號(hào)，從而得到所述多環(huán)諧振器在檢測模態(tài)的振幅，進(jìn)而得到輸入角速度的大小。12.—種如權(quán)利要求ι-ll任一項(xiàng)所述的一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺的制備方法，其特征在于，該方法具體為: 采用MEMS微細(xì)加工工藝，對圓盤形石英塊進(jìn)行蝕刻，得到所述多環(huán)諧振器； 采用精密機(jī)械加工的方法得到所述固定滑槽和所述階梯式圓柱形支撐桿； 用導(dǎo)電膠作為所述下電極層，將所述壓電薄膜固定在所述多環(huán)諧振器最外側(cè)兩個(gè)環(huán)上表面，所述上電極層鍵合在所述壓電薄膜上表面，構(gòu)成所述離散電極； 將多環(huán)諧振器安裝在所述固定滑槽上，擰緊固定滑槽，從而將多環(huán)諧振器最外一圈環(huán)固定；階梯式圓柱形支撐桿的上圓柱嵌在所述多環(huán)諧振器內(nèi)環(huán)中，階梯式圓柱形支撐桿的所述下圓柱支撐所述多環(huán)諧振器； 將離散電極緊貼在所述多環(huán)諧振器最外側(cè)兩個(gè)未固定環(huán)上表面，所述多環(huán)諧振器的輻條位置與所述離散電極的輻條的位置重合，所述離散電極與所述多環(huán)諧振器的中心軸重入口 ο
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種內(nèi)外環(huán)固定式壓電驅(qū)動(dòng)多環(huán)陀螺及其制備方法，包括一個(gè)含有五到八環(huán)的多環(huán)諧振器；位于所述多環(huán)諧振器的兩相鄰環(huán)之間的多組輻條，相鄰兩組輻條的位置有一角度差；一個(gè)支撐多環(huán)諧振器外環(huán)的固定滑槽；一個(gè)支撐多環(huán)諧振器內(nèi)環(huán)的階梯式圓柱形支撐桿；位于多環(huán)諧振器上表面的離散電極；所述多環(huán)諧振器的最外一圈環(huán)固定，最內(nèi)一圈環(huán)由階梯式圓柱形支撐桿固定，僅中間的環(huán)保留振動(dòng)自由。本發(fā)明由于多環(huán)諧振器內(nèi)外環(huán)固定，電極布置在多環(huán)諧振器上表面，具有體積小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，響應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的對稱性，因而可以達(dá)到較高的性能。
【IPC分類】G01C19/5684
【公開號(hào)】CN104931030
【申請?zhí)枴緾N201510287963
【發(fā)明人】張衛(wèi)平, 邢亞亮, 唐健, 劉亞東, 孫殿竣, 汪濙海, 陳文元
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月29日