一种变壁厚伞形半球谐振子及半球谐振陀螺.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114636410A(43)申请公布日2022.06.17(21)申请号202210178213.8(22)申请日2022.02.25(71)申请人中国科学院西安光学精密机械研究所地址710119陕西省西安市高新区新型工业园信息大道17号(72)发明人裴永乐高立民徐亮李华李晓辉赵晋炜马广昊康晓鹏闫川洋子张玺斌(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211专利代理师郑丽红(51)Int.Cl.G01C19/5691(2012.01)G01C19/5783(2012.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种变壁厚伞形半球谐振子及半球谐振陀螺(57)摘要本发明提出了一种变壁厚伞形半球谐振子及半球谐振陀螺，主要解决现有谐振子电容有效面积较小、抗过载性能较差的问题。该变壁厚伞形半球谐振子包括谐振子壳体和支撑杆；所述支撑杆设置在谐振子壳体内部，且其顶端与谐振子壳体的壳体内壁中心通过光滑曲面连接；所述谐振子壳体的壳体内壁呈半球面形状，壳体外壁为一个回转曲面，使得谐振子壳体的壳体厚度h(θ)随着θ变化，谐振子壳体的壳体厚度h(θ)值随着θ先减小后增大。本发明半球谐振陀螺包括平面电极基板以及上述变壁厚伞形半球谐振子；平面电极基板的中心设置有支撑杆安装孔，支撑杆底端嵌入支撑杆安装孔内，与平面电极基板连接。CN114636410ACN114636410A权利要求书1/1页1.一种变壁厚伞形半球谐振子，其特征在于：包括谐振子壳体(11)和支撑杆(12)；所述支撑杆(12)设置在谐振子壳体(11)内部，且其顶端与谐振子壳体(11)的壳体内壁(112)中心通过光滑曲面连接；所述谐振子壳体(11)的壳体内壁(112)呈半球面形状，壳体外壁(113)为一个回转曲面，使得谐振子壳体(11)的壳体厚度h(θ)随着θ变化，所述谐振子壳体(11)的壳体厚度h(θ)值随着θ先减小后增大，其中，θ为壳体外壁(113)上任意位置在极坐标下的转角，0≤θ≤π/2；当θ＝0时，壳体厚度保证有足够面积进行金属化镀膜，并与平面电极基板(2)的平面电极(22)形成高效的电容；随着θ的增加，壳体厚度h(θ)不断减小，以降低变壁厚伞形半球谐振子的二阶弯曲频率；当θ接近π/2时，壳体厚度h(θ)增大，以抵抗高过载环境下应力波的冲击破坏。2.根据权利要求1所述的变壁厚伞形半球谐振子，其特征在于：所述谐振子壳体(11)的厚度h(θ)的具体表达式为，其中，ak为与变壁厚伞形半球谐振子二阶弯曲频率相关的设计参数，k＝0,1,2,3…。3.根据权利要求1所述的变壁厚伞形半球谐振子，其特征在于：所述谐振子壳体(11)的壳体内壁(112)以及唇沿(111)边缘进行高精度金属镀膜处理。4.根据权利要求1所述的变壁厚伞形半球谐振子，其特征在于：所述支撑杆(12)与谐振子壳体(11)通过圆角为R1的光滑曲面连接，R1的数值在0.1R0～0.35R0之间，所述支撑杆(12)直径d1的数值在0.5R0～0.8R0之间。5.根据权利要求1所述的变壁厚伞形半球谐振子，其特征在于：所述支撑杆(12)的底端设置有与平面电极基板(2)连接的安装段(121)，所述安装段(121)直径d2的数值在(d1‑1)mm～(d1‑4)mm之间。6.一种半球谐振陀螺，其特征在于：包括平面电极基板(2)以及权利要求1至5任一所述的变壁厚伞形半球谐振子(1)；所述平面电极基板(2)的中心设置有支撑杆安装孔(21)，所述支撑杆(12)底端嵌入支撑杆安装孔(21)内，与平面电极基板(2)连接；所述平面电极基板(2)的上表面设置有多个平面电极(22)；所述平面电极(22)与唇沿(111)底部设置有间隙。7.根据权利要求6所述的半球谐振陀螺，其特征在于：所述变壁厚伞形半球谐振子(1)和平面电极基板(2)封装在金属罩中，所述金属罩内部为真空状态。8.根据权利要求6所述的半球谐振陀螺，其特征在于：所述支撑杆(12)与平面电极基板(2)通过铟焊的方式连接。9.根据权利要求6所述的半球谐振陀螺，其特征在于：所述平面电极(22)以支撑杆安装孔(21)为圆心呈中心对称分布，包括依次间隔设置的激励电极和检测电极，相邻平面电极(22)之间进行信号隔离处理。10.根据权利要求9所述的半球谐振陀螺，其特征在于：所述述平面电极(22)为16个，包括8个激励电极和8个测量电极。2CN114636410A说明书1/4页一种变壁厚伞形半球谐振子及半球谐振陀螺技术领域[0001]本发明属于半球谐振陀螺领域，具体涉及一种变壁厚伞形半球谐振子及半球谐振陀螺。背景技术[0002]半球谐振陀螺是一种利用半球谐振子振动驻波沿环向的进动来测量外壳旋转的无转子式振动陀螺，其核心结构为半球谐振子。为