CN114353793B - 一种应用于敏感器件的减振安装板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于敏感器件的减振安装板，属于敏感器件的减振结构的技术领域，减振安装板为一体成型的板状结构，其横截面形状与所述敏感器件的形状相适应且保证所述减振安装板的重心与安装于减振安装板上的敏感器件重心在底部的投影重合，减振安装板上开设有若干安装孔和限位桩。本发明的优点在于：能衰减高频小振幅振动同时能够有利于器件散热，有效杜绝了温度变化对IMU所产生的影响；且结构设计简单，便于加工生产，应用领域广泛。
Description
技术领域
本发明涉及敏感器件的减振结构的技术领域，特别是一种基于聚甲醛的惯性导航系统的减振安装板及制备方法。
背景技术
惯性导航系统以其能提供位置、速度、航向和姿态角数据、导航信息连续性好、噪声低、短期精度和稳定性好等优点，广泛应用于飞机、导弹和火箭等航空飞行器、舰船等军用、民用导航系统。
IMU（Inertial Measuring Unit，IMU）作为惯性导航系统的核心部件，由陀螺和加速度计组成，这些元件对振动和温度非常敏感，大量资料显示温度变化和高频振动是影响IMU测量值的重要因素。但是在实际使用过程中，振动和温度变化是不可避免的。但IMU传感器质量轻且体积小，对振动环境要求高，所以其减振结构设计一直是一个设计难点。据数据分析，惯性测量模块（IMU）的冲击敏感区域为高频10kHz左右，需对高频冲击应力波和冲击能量进行有效的衰减，否则会遭受冲击应力波的二次损伤。
现有技术中公开的应用于惯性导航系统的减振装置大多结构复杂或者安装比较麻烦，也有技术公开在IMU与支架之间采用橡胶减振垫，这种减振垫对中高频的小振幅振动的隔离效果较好，但多采用于内部安装方式，适用于小体积器件，且不利于散热。
因此，如何降低低频大振幅振动对IMU惯性组件的影响，提高惯性组件的测量精度，一直是惯性导航领域研究的重点。专利号为CN111016033B的中国专利公开了“一种基于硅胶的IMU减振隔热装置及制备方法”，其结构相对之前公开的其他机械与硅胶结合的复杂的减振结构有了进一步改进提升，但结构及安装方式仍相对复杂，且散热效果欠佳。
市场上急需出现一种固定于飞行器上时，各原件与飞行器同步，减少振动、冲击和角运动产生的动态误差并且散热效果好，可有效降低或杜绝温度漂移误差；结构更简单，安装使用更方便的惯性导航系统的简易减振安装板。
发明内容
本发明在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种结构简单，使用方便，固定于飞行器上时，可保持IMU惯性组件各原件与飞行器同步，减少振动、冲击和角运动产生的动态误差并且保持其处于恒温状态，减少温度漂移误差的一种惯性导航系统的减振安装板。
其技术方案如下：一种应用于敏感器件的减振安装板，所述减振安装板为一体成型的板状结构，其横截面形状与所述敏感器件的形状相适应且保证所述减振安装板的重心与安装于所述减振安装板上的敏感器件重心在底部的投影重合，所述减振安装板上开设有若干安装孔和限位桩。
进一步的，所述安装孔有若干个，且所有安装孔关于中心对称。
进一步的，所述限位桩截面为圆形、椭圆形或长圆形。
进一步的，所述减振安装板的横截面为矩形、正方形、圆形或椭圆形。
进一步的，所述减振安装板为一体成型的正方形板，所述安装孔设置于所述减振安装板的四角及对角线上，所述限位桩有两个且呈对角设置，分别为一截面为圆形的第一限位桩和截面为长圆形的第二限位桩。
进一步的，所述减振安装板为聚甲醛塑料，所述聚甲醛塑料为均聚甲醛。
进一步的，所述减振安装板是由不同性能的均聚甲醛注塑成型后经机械切割成与所述敏感器件相适应的形状。
进一步的，所述敏感器件包括陀螺仪和加速度计。
本发明的优点在于：
1）本发明能衰减高频小振幅振动同时能够有利于器件散热，有效杜绝了温度变化对IMU所产生的影响；
2）本发明结构设计简单，集安装固定、减振和隔热功能为一体，采用外部安装方式将惯性导航系统的各原件与飞行器同步固定，减少振动、冲击和角运动产生的动态误差同时散热效果好，降低了温度漂移误差，安装方便快捷的同时满足了惯性导航系统对于减振隔热的高标准要求；
3）本发明结构制备过程一体成型，便于加工生产，所采用的材料聚甲醛成本低廉，生产工艺安全简单适合工业推广应用，且可以根据聚甲醛材料本身的特质，通过调整材料配比和聚合度可以承受密度更高，重量更大的器件的减振隔热，应用领域广泛。
附图说明
图1是本发明实施例1所示的应用于敏感器件的减振安装板结构示意图；
图2 实验例1所示振动谱形；
图中所示：1、减振安装板；2、第一限位桩；3、第二限位桩；4、安装孔。
具体实施方式
下面将结合本发明创造实施例中的附图，对本发明创造实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。
需要注意的是，本发明创造中提及的各安装方式及各技术术语，都是所属技术领域中早已明确知晓的技术用语，故不再做过多解释。此外，对于相同的部件采用了相同的附图标记，但这并不影响也不应构成本领域技术人员对技术方案的准确理解。
实施例1
如图1所示，本实施例公开一种应用于惯性导航系统的减振安装板，该减振安装板1是用聚甲醛树脂注塑成型后经机械切割成的一体成型的正方形板，减振安装板上开设有若干个安装孔4和两个限位桩（第一限位桩2和第二限位桩3），若干安装孔分别设置于减振安装板的四角及对角线上，两个限位桩呈对角设置，其中第一限位桩2为截面为圆形的圆柱形限位桩，第二限位桩3为截面为长圆形的长圆桩（防止敏感器件产生圆周运动，约束角运动）。
具体使用时，将惯性导航系统放置于实施例1中的减振安装板上，通过限位桩定位好，然后通过螺栓穿过安装孔，另一边用螺母固定。使惯性导航系统固定在本发明实施例1中的减振安装板上，再将固定有惯性导航系统的减振安装板安装于相应的飞行器上。
需要说明的是，正方形截面的板状仅为本发明减振安装板主体1的一种举例说明，实际上可以根据需要做成任意形状，比如截面为矩形或圆形、椭圆形的板等等。减振安装板的大小应该根据惯性导航系统的实际尺寸来调节，也可通过调整减振安装板主体1的厚度来满足不同程度的安装、减振及隔热要求；
除此以外，在敏感器件尺寸可接受的范围内，两个限位桩在设置的时候可尽量拉长，以减小误差，提高减振精度；
制造减振安装板的聚甲醛也可以根据不同的工艺配比制备出不同弹性模量及理化性能的聚甲醛树脂，并通过该材料本身的特性降低敏感器件的线运动；通过安装孔以及限位桩的设置严格约束敏感器件的角运动。
实验例1 采用实施例1的减振安装板进行惯性测量模块功能振动试验
针对于应用于特种水下运载体的型号为YTDL-M20的惯性测量模块（IMU）在安装了实施例1的减振安装板后进行了的振动试验测试，测试方法、测试条件、测试过程及测试指标如下：
（1）测试方法：参照标准GJB 150.16A-2009 军用装备实验室环境试验方法第16部分：振动试验；
GJB 7592-2012 振动陀螺仪测试方法；
GJB 1037A-2004 单轴摆式伺服线加速度计试验方法；
（2）测试条件：2.1 试验环境要求：a) 环境温度：15℃~35℃；b) 相对湿度：20%~80%；c) 气压：试验现场大气压。
场地及供电要求：a) 试验场地测试台基础应稳定，测试台需要符合标准要求；b)试验场地具有良好的接地和磁环境；c) 除专门说明外，IMU采用测试板供电，供电电压5V±0.02V。
（3）测试过程：a) IMU安装减振装置后，连同振动支架安装在振动台上，X轴与振动方向平行，连接测试电缆，确认电缆连接正确；
b) IMU通电，记录3min采样数据；
c) 启动振动台，按照图2-振动谱形所示试验条件施加振动，当振动台到规定量级后记录 3min采样数据；
d) 振动结束后，再记录3min采样数据，采样结束后IMU断电；
e) Y、Z 轴试验同前。
试验后，对产品进行外观检查，有无紧固件松动和结构损伤；试验过程检查产品的电气性能和机械性能是否正常，试验中和试验后陀螺零偏变化是否满足技术要求。
（4）技术指标要求：振中陀螺零偏变化：优于2°/h ；振中加速度计零偏变化：优于1mg ；
（5）测试结果见表1（对于陀螺及加速度计的振动精度计算方法参照GJB 2504-95石英挠性加速度计通用规范及GJB 7592-2012 振动陀螺仪测试方法中的相关记载）。
表1 振动试验测试结果
结论：
使用振动台依据图2-振动谱形对被测器件施加振动，测试被测器件的零偏变化，对振前、振中、振后各进行3min数据取样。结果如表所示，被测器件在振动前后的数值变化远小于振动精度的误差指标，说明施加的振动对被测器件精度未造成功能损伤。振动前后数据的均值与振中数值变化在振动精度指标的误差范围内，说明在振动过程中外部安装结构起到了一定的减振效果，达到设备精度的功能指标。
试验后，对产品进行外观检查，无紧固件松动和结构损伤；试验过程检查产品的电气性能和机械性能正常，试验中和试验后陀螺仪和加速度计的零偏变化也满足技术要求。
对于本领域技术人员而言，本发明创造不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明创造的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明创造；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明创造的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明创造内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明创造的较佳实施例，并不用以限制本发明创造，凡是依据本发明创造的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明创造技术方案的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种应用于敏感器件的减振装置，可直接将所述敏感器件固定于运载体上，其特征在于，所述减振装置为减振安装板，所述减振安装板为一体成型的板状结构，其横截面形状与所述敏感器件的形状相适应且保证所述减振安装板的重心与安装于所述减振安装板上的敏感器件重心在底部的投影重合，所述减振安装板上开设有若干安装孔和限位桩；所述减振安装板为聚甲醛塑料。
2.根据权利要求1所述的应用于敏感器件的减振装置，其特征在于，所述安装孔有若干个，且所有安装孔关于中心对称。
3.根据权利要求1所述的应用于敏感器件的减振装置，其特征在于，所述限位桩截面为圆形、椭圆形或长圆形。
4.根据权利要求1所述的应用于敏感器件的减振装置，其特征在于，所述减振安装板的横截面为矩形、正方形、圆形或椭圆形。
5.根据权利要求1所述的应用于敏感器件的减振装置，其特征在于，所述减振安装板为一体成型的正方形板，所述安装孔设置于所述减振安装板的四角及对角线上，所述限位桩有两个且呈对角设置，分别为一截面为圆形的第一限位桩和截面为长圆形的第二限位桩。
6.根据权利要求1所述的应用于敏感器件的减振装置，其特征在于，所述聚甲醛塑料为均聚甲醛。
7.根据权利要求6所述的应用于敏感器件的减振装置，其特征在于，所述减振安装板是由不同性能的均聚甲醛注塑成型后经机械切割成与所述敏感器件相适应的形状。
8.根据权利要求1~7任一项所述的应用于敏感器件的减振装置，其特征在于，所述敏感器件包括陀螺仪和加速度计。
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