检测谐振陀螺仪内部真空度的装置及真空排气及封装方法与流程

1.本发明属于谐振陀螺仪内部真空度检测技术领域，特别涉及一种检测谐振陀螺仪内部真空度的装置及真空排气及封装方法。


背景技术：

2.石英谐振陀螺仪是基于哥氏效应测量角速度的新型固体波动陀螺仪，具有结构简单、精度高、功耗低、寿命长、可靠性好、抗空间辐射等优点，是捷联惯性导航系统的理想陀螺仪，是目前唯一达到惯导级性能的振动陀螺仪。
3.空气阻尼损耗是石英谐振陀螺仪核心零件谐振子的主要损耗源。降低空气阻尼的损耗，提高q值，对提高陀螺仪的精度及分辨率具有积极意义。气压从100pa降至1pa的阶段，谐振子q值缓慢上升；在10-1
pa至10-2
pa阶段，q值急剧上升；低于10-3
pa量级后，气压对q值的影响可忽略不计。若想得到q值接近千万量级的谐振子，气压——即真空度应优于5
×
10-3
pa。
4.石英半球谐振陀螺在真空排气及封装后，无法得知其内部真空度，不能判断排气工艺的效果，无法准确评估排气工艺的有效性。过往采取的措施，仅仅是通过q值反推其真空度的大致范围。没有准确的检测手段，制约了石英谐振陀螺的研制，故需要设计一套专用的装置以监测其内部排气过程以及检测封装后的真空度。


技术实现要素：

5.本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种检测谐振陀螺仪内部真空度的装置及真空排气及封装方法。
6.本发明的上述目的之一通过如下技术方案来实现：
7.一种检测谐振陀螺仪内部真空度的装置，其特征在于：包括外壳、底座、真空规、密封圈、排气管、吸气剂；
8.所述外壳采用法兰筒体结构，其内部形成安装腔，用于容纳谐振子和电极的组合体；所述底座为盘形座；所述外壳的上端部与底座的下端部过渡配合，并通过激光焊接进行密封固定；
9.在底座上位于外圈垂直设置有若干长绝缘子、位于内圈垂直设置有若干短绝缘子及位于中心设置有排气管插孔；其中，长绝缘子与置于外壳内的电极的法兰部连接，使谐振子和电极的组合体稳固于外壳的安装腔内；所述吸气剂与短绝缘子连接，并悬置于谐振子和电极组合体的上方；
10.所述排气管的下端与底座上的排气管插孔密封连接；在真空排气的过程中，所述排气管为导通状态，在排气结束后，排气管处于夹断密封状；
11.所述外壳的法兰部与真空规的上端通过螺栓连接，并在两者之间安装密封圈，使外壳的下端与真空规的上端形成密封连接。
12.进一步的：所述外壳和底座均采用不锈钢材料。
13.进一步的：所述排气管和密封圈均采用无氧铜材料。
14.进一步的：所述真空规选用冷规。
15.本发明的上述目的之二通过如下技术方案来实现：
16.一种基于上述检测谐振陀螺仪内部真空度的装置的真空排气及封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
17.步骤1、对装置进行组装，并将谐振子和电极的组合体固定于外壳的安装腔内；
18.步骤2、进行真空排气处理
19.将该装置与谐振子和电极的组合体一起安装到排气设备，进行烘烤排气，当真空度达到一定程度后通过真空规测量内部真空度；当该装置测量得到的真空度达到预设值，表明排气结束，待吸气剂激活后，即可进行封装操作；
20.步骤3、进行真空封装处理
21.夹断排气管，完成该装置的真空封装；在谐振陀螺使用的过程中，通过真空规进行真空度的监测。
22.进一步的：步骤1具体为：
23.1.1、通过若干短绝缘子将吸气剂安装于底座的下方，通过若干长绝缘子将谐振子和电极的组合体稳固于底座的下方，并将排气管的下端插装并通过焊接的方式固定于底座上的排气管插孔内；
24.1.2、将底座的下端与外壳的上端插装配合后，通过激光焊接进行密封固定；
25.1.3、外壳的下部法兰与真空规的上端通过螺栓连接，并在两者之间安装密封圈。
26.本发明具有的优点和积极效果：
27.1、本发明通过外壳、底座和真空规构成一个排气的容腔，三者在排气的过程中及排气结束封装后，均作为谐振陀螺的检验样件使用，既可实时监控谐振陀螺排气过程的真空度，又能实现封装后陀螺内部真空度的测量，一方面为排气工艺的选择提供了数据支撑；另一方面为陀螺的寿命提供了监测手段。
28.2、本发明装置各部位零件的材料与陀螺相同，尺寸与陀螺尺寸匹配，从加工到组装的各道工序与陀螺相同，因此可保证陀螺内部的放气情况与实际陀螺保持一致，可实现全程监控，具有结构简单、适用性好的优点。
附图说明
29.图1是本发明检测谐振陀螺仪内部真空度的装置的结构示意图。
具体实施方式
30.以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
31.一种检测谐振陀螺仪内部真空度的装置，请参见图1，其发明点为：包括外壳4、底座2、真空规5、密封圈6、排气管1、长绝缘子10、短绝缘子12、吸气剂11。
32.所述外壳采用法兰筒体结构，其内部形成安装腔，用于容纳固定在一起的谐振子和电极。所述底座为盘形座，所述外壳和底座均采用不锈钢材料。所述外壳的上端部与底座的下端部过渡配合，并通过激光焊接进行密封固定，焊缝3位置见附图。
33.在底座上位于外圈垂直设置有若干长绝缘子、位于内圈垂直设置有若干短绝缘子及位于中心设置有排气管插孔。多个长绝缘子的内端与置于外壳内的电极的法兰部连接，使谐振子和电极的组合体稳固于外壳的安装腔内。所述吸气剂与短绝缘子连接，并悬置于谐振子和电极组合体的上方。具体的，吸气剂为封装组合体结构，可采用电阻状的吸气剂，其外部两端的设置细丝，用于与短绝缘子的下端连接。长/短绝缘子的两端均通过烧结的方式与对应结构件密封连接。
34.所述排气管的下端与底座上的排气管插孔插装并通过焊接的密封连接。排气管材质优选为无氧铜。在进行真空排气的过程中，所述排气管为导通状态，而在排气结束后，排气管处于夹断密封状，完成本装置的真空封装。
35.所述外壳的法兰部与真空规的上端通过螺栓7连接，并在两者之间安装密封圈，使外壳的下端与真空规的上端形成密封连接。所述真空规选用对测量环境干扰小的冷规，所述密封圈的材质选用选用无氧铜。
36.采用上述检测谐振陀螺仪内部真空度的装置进行真空排气和封装的方法，包括如下步骤：
37.步骤1、对装置进行组装，并将谐振子8和电极9的组合体固定于外壳的安装腔内，具体包括：
38.1.1、通过若干短绝缘子将吸气剂安装于底座的下方，通过若干长绝缘子将谐振子和电极的组合体稳固于底座的下方，并将排气管的下端插装并通过焊接的方式固定于底座上的排气管插孔内；
39.1.2、将底座的下端与外壳的上端过渡配合后，通过激光焊接进行密封固定；
40.1.3、外壳的下部法兰与真空规的上端通过螺栓连接，并在两者之间安装密封圈。
41.步骤2、进行真空排气处理
42.将该装置与谐振子和电极的组合体一起安装到排气设备，进行烘烤排气，当真空度达到一定程度后通过真空规测量内部真空度；当该装置测量得到的真空度达到预设值，表明排气结束，待吸气剂激活(按厂家提供的产品说明书激活，主要因素是通电时间，为10分钟左右；通电电流大小，为4-5安培)后，即可进行封装操作；
43.步骤3、进行真空封装处理
44.夹断排气管，完成该装置的真空封装。具体的，使用刃口为圆弧形状的专用液压钳在排气管的中间靠下部位夹断排气管，使其在断口处发生塑性变形，实现排气管的冷焊密封。此时，整个装置处于一个自封闭的状态，真空规仍可测量真空度。此时测得的真空度即为陀螺封装后的真空度，并可在随后的任意时间内复测，以检测陀螺的真空保持寿命。
45.尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，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范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。