本發(fā)明涉及一種尋地傳感器，更具體地涉及一種利用壓電效應和重力加速度原理的壓電加速度尋地傳感器，屬于壓電傳感器技術領域。

背景技術：

目前，比較常見的尋地傳感器包括陀螺儀和磁場傳感器等。

陀螺儀是常用的確定飛行體姿態(tài)參數的傳感器，利用陀螺的定軸性和進動性，可以丈量姿態(tài)和尋北的儀器；由于傳統(tǒng)的陀螺儀有轉動部件，完全的自主性，且準備時間長，因此存在許多不足。短時間工作時精度還是比較高的，但長時間工作時存在漂移產生的積累誤差，原始誤差有非線性誤差、加速度計的安裝誤差、起飛前的陀螺偏航、非線性角度傳感器造成的誤差等。并且存在結構復雜、造價昂貴、裝配調試周期長問題，因為其元器件是含有貴重金屬的精密機電儀器，它在使用的工作狀態(tài)下需要確定時間和具有專用的能量源火藥，蓄能器等。在高過載條件下它的應用受到限制。

磁場傳感器是可以丈量地球磁場，在不受磁干擾的情況下，如果知道當地的經緯度和海拔，就能夠在丈量地磁場方向后，利用各種地球磁場模型計算磁傾角、磁偏角，然后就能夠算出極北和姿態(tài)等。磁場傳感器優(yōu)點是簡單不容易壞，但容易受到磁干擾，對使用環(huán)境要求比較高。

技術實現要素：

本發(fā)明針對上述現有技術的不足，提出一種利用壓電效應和重力加速度原理的壓電加速度尋地傳感器，其結構簡單、可靠性高、可用于各種復雜環(huán)境和大過載飛行裝置。

普通的壓電加速度傳感器主要是應用在測試系統(tǒng)中，通過振動或者沖擊產生的外力作用于傳感器，使傳感器的電介質產生壓電效應，從而產生電信號。本發(fā)明的重點在于，利用壓電原理和質量塊的自重，實現自身回轉飛行物體(例如旋轉制導彈藥)的尋地功能。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用以下的技術方案：一種壓電加速度尋地傳感器，包括：慣性質量塊，貼合在該慣性質量塊上、下端面的壓電晶體，安裝在每片壓電晶體外側的一個絕緣傳力塊、以及安裝該慣性質量塊、壓電晶體和傳力塊的基座。基座的上、下部均有頂著 傳力塊的預緊螺釘、壓電晶體通過導線與安裝在基座上的功放模塊連接、功放模塊的輸出端與安裝在基座上的濾波模塊連接，濾波模塊再將電信號輸出到安裝在基座上的微機芯片。

優(yōu)選地，所述基座的右側為連接螺紋，左側為圓柱段并開有通槽，通槽將圓柱段分為上、下兩部分實體，上、下兩部分實體中間位置各有一個螺釘孔，通槽具有平行的上表面與下表面，以及在上表面與下表面之間的側表面，側表面具有兩個與上級控制系統(tǒng)進行導線連接的通孔。

優(yōu)選地，對所述慣性質量塊進行絕緣處理，其上表面與下表面分別用高強度粘接劑與上、下端壓電晶體粘接成為一個整體，慣性質量塊的質心與基座軸線共面，慣性質量塊與上、下端壓電晶體橫截面大小一致，可以為矩形、菱形、圓形、橢圓形或多邊形，壓電晶體可以是石英晶片或壓電陶瓷。

優(yōu)選地，所述上、下端壓電晶體用高強度粘接劑與基座的上表面和下表面連接，預緊螺釘安裝在基座左側的上、下兩部分實體上并頂緊上、下端壓電晶體，使上、下端壓電晶體和慣性質量塊整體固定在基座的通槽中間位置，慣性質量塊的上下對稱面與基座的軸線平行。

優(yōu)選地，所述傳力塊絕緣并與壓電晶體相對固定，傳力塊的外側各有一導向孔，預緊螺釘通過基座的螺釘孔和傳力塊的導向孔頂在傳力塊上。

優(yōu)選地，所述上、下端壓電陶瓷分別構成一個信號輸出端，基座的實體構成另一個信號輸出端。

優(yōu)選地，所述功放模塊固定在基座的側表面上，其三個輸入端通過導線分別與上述信號輸出端連接，其兩個輸出端輸出放大后的信號到濾波模塊。

優(yōu)選地，所述濾波模塊固定在基座的側表面上，其兩個輸入端通過導線分別與功放模塊的輸出端連接，其兩個輸出端輸出濾波后的信號到微機芯片上。

優(yōu)選地，所述微機芯片也固定在基座的側表面上，其兩個輸入端通過導線分別與濾波模塊的輸出端連接，其兩個輸出端通過導線輸出計算處理過的信號到上級控制系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述功放模塊、濾波模塊、微機芯片不能與基座的壓電晶體有任何除導線外的金屬接觸，功放模塊、濾波模塊、微機芯片之間也不能有任何除導線外的金屬接觸。

本發(fā)明還涉及一種尋地系統(tǒng)，其包括旋轉飛行物體和上述壓電加速度尋地傳感器，其中壓電加速度尋地傳感器的慣性質量塊的質心安裝在旋轉飛行物體的旋轉軸線位置。

使用該壓電加速度尋地傳感器進行尋地的方法包括：利用結構設計、安裝調試確保將該壓電加速度尋地傳感器的慣性質量塊的質心安裝在旋轉飛行物體的旋轉軸線位置。在初始階段，壓電晶體與地面平行，此時慣性質量塊對壓電晶體的壓力即為自身重力，當傳感器隨物體旋轉時，由于傾斜，慣性質量塊的重力被分解為垂直于壓電晶體和平行于壓電晶體的兩個分力，此時，壓電晶體受到的只有慣性質量塊垂直于其表面的分力。隨著受力的不斷變化，壓電晶體的表面產生的電荷不斷變化，會輸出一個周期性正弦信號，當壓電晶體的表面與地面平行時，信號處于峰值，當壓電晶體的表面與地面垂直時，信號處于0值。通過飛行物體的轉速和正弦信號可以隨時計算出飛行物體轉過的角度，同時根據信號的幅值可以計算出飛行物體的俯仰角(即飛行物體軸線與地面的夾角)。

與陀螺儀和磁場傳感器相比較，本發(fā)明的有益效果包括：1)，誤差小，精度高；2)，結構簡單，元器件少，成本低；3)，不受磁場干擾。

附圖說明

圖1是根據本發(fā)明的壓電加速度尋地傳感器的結構主視圖；

圖2是根據本發(fā)明的壓電加速度尋地傳感器的結構側視圖；

圖3是根據本發(fā)明的壓電加速度尋地傳感器的基座結構圖。

附圖標記：

1：慣性質量塊，2：壓電晶體，3：傳力塊，4：基座，5：預緊螺釘，6：功放模塊，7：濾波模塊，8：微機芯片，9：導線，10：基座上部分實體，11：基座下部分實體，12：螺釘孔，13：上表面，14：下表面，15：側表面，16：通孔，17：連接螺紋。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1和圖2所示，一種壓電加速度尋地傳感器，包括：慣性質量塊1，貼合在該慣性質量塊1上，下端面的壓電晶體2，安裝在每片壓電晶體2外側的一個絕緣傳力塊3，以及安裝該慣性質量塊1、壓電晶體2和傳力塊3的基座4?；?的上、下部均有頂著傳力塊3的預緊螺釘5，壓電晶體2通過導線9與安裝在基座4上的功放模塊6連接，功放模塊6的輸出端與安裝在基座4上的濾波模塊7連接，濾波模塊7再將電信號輸出到安裝在基座4上的微機芯片8。

基座4的右側為連接螺紋17，左側為圓柱段并開有通槽，通槽將圓柱段分為上、下兩部分實體10、11，上、下兩部分實體10、11的中間位置各有一個螺釘孔12，通槽具有平行的上表面13與下表面14，以及在上表面13與下表面14之間的側表面15，側表面15具有兩個與上級控制系統(tǒng)進行導線連接的通孔16。

上、下端壓電晶體2用高強度粘接劑與基座4的上表面13和下表面14連接，預緊螺釘5安裝在基座4左側的上、下兩部分實體10、11上并頂緊上、下端壓電晶體2，使上、下端壓電晶體2和慣性質量塊1整體固定在基座4的通槽中間位置，慣性質量塊1的上下對稱面與基座4的軸線平行。

傳力塊3絕緣并與壓電晶體2相對固定，傳力塊3的外側各有一個導向孔，預緊螺釘5通過基座4的螺釘孔12和傳力塊3的導向孔頂在傳力塊3上。

如圖3所示，對慣性質量塊1進行絕緣處理，其上表面13與下表面14分別用高強度粘接劑與上、下端壓電晶體2粘接成為一個整體，慣性質量塊1的質心與基座4軸線共面，慣性質量塊1與上、下端壓電晶體2橫截面大小一致，可以為矩形、菱形、圓形、橢圓形或多邊形，壓電晶體2可以是石英晶片或壓電陶瓷。

繼續(xù)參考圖1和圖2，上、下端壓電晶體2分別構成一個信號輸出端，基座4的實體構成另一個信號輸出端。功放模塊6固定在基座4的側表面15上，其三個輸入端通過導線9分別與兩個上述信號輸出端連接，其兩個輸出端輸出放大后的信號到濾波模塊7。濾波模塊7用高強度粘接劑固定在基座4的側表面15上，其兩個輸入端通過導線9分別與功放模塊6的輸出端連接，其兩個輸出端輸出濾波后的信號到微機芯片8上。微機芯片8也固定在基座4的側表面15上，其兩個輸入端通過導線9分別與濾波模塊7的輸出端連接，其兩個輸出端通過導線9輸出計算處理過的信號到上級控制系統(tǒng)。功放模塊6、濾波模塊7、微機芯片8不能與基座4、壓電晶體2有任何除導線9以外的金屬接觸，功放模塊6、濾波模塊7、微機芯片8之間也不能有任何除導線9以外的金屬接觸。

將上述壓電加速度尋地傳感器應用于旋轉飛行物體構成尋地系統(tǒng)時，壓電加速度尋地傳感器的慣性質量塊1的質心安裝在旋轉飛行物體的旋轉軸線位置。

利用該壓電加速度尋地傳感器進行尋地的方法包括：利用結構設計、安裝調試確保將該壓電加速度尋地傳感器的慣性質量塊1的質心安裝在旋轉飛行物體的旋轉軸線位置。在初始階段，壓電晶體2與地面平行，此時慣性質量塊1對壓電晶體2的壓力即為自身重力，當傳 感器隨物體旋轉時，由于傾斜，慣性質量塊1的重力被分解為垂直于壓電晶體2和平行于壓電晶體2的兩個分力，此時，壓電晶體2受到的只有慣性質量塊1垂直于其表面的分力。隨著受力的不斷變化，壓電晶體2的表面產生的電荷不斷變化，會輸出一個周期性正弦信號，當壓電晶體2的表面與地面平行時，信號處于峰值，當壓電晶體2的表面與地面垂直時，信號處于0值。通過飛行物體的轉速和正弦信號可以隨時計算出飛行物體轉過的角度，同時根據信號的幅值可以計算出飛行物體的俯仰角(即飛行物體軸線與地面的夾角)，從而實現了尋地目的。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改變，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。