[發明專利]三軸角速率傳感器

有效

• 申請號: 201010126125.0
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN101839718A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 毛敏耀
• 申請（專利權）人: 毛敏耀
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明通常涉及角速率傳感器或陀螺儀，尤其涉及一種用于監測圍繞三個輸入軸的旋轉的速率傳感器。

背景技術

汽車和消費市場中的許多應用需要測量圍繞三個正交軸的角速度。當前，最常見的解決方案是使用三個單獨的速率傳感器，每個速率傳感器測量圍繞一個軸的旋轉。然而，那樣的解決方案需要三個單獨的傳感器以及三個獨立的集成電路以用于驅動控制和傳感。

發明內容

一般說來，本發明的目的是提供一種新的，改進的角速率傳感器或陀螺儀。

本發明的另一個目的是提供一種具有上述特征的速率傳感器或陀螺儀，它克服了現有技術的速率傳感器的限制和缺點。

根據本發明的這些及其他目的通過提供一個角速率傳感器而被實現。該角速率傳感器用于檢測圍繞第一、第二和第三正交輸入軸的旋轉，具有：基板；多個耦合在一起的一般為平面的檢驗質量，用于沿著多方向驅動軸在包括第一和第二輸入軸的質量平面中進行線性驅動模式振蕩；在驅動模式中驅動質量進行振蕩的裝置；平面傳感構架，其被布置在質量平面中；用于把質量安裝到傳感構架以用于在驅動模式中相對于該傳感構架進行線性移動以及用于在傳感模式中與傳感構架進行旋轉的裝置；用于把傳感構架安裝在基板上，以用于分別響應通過質量圍繞第一、第二和第三輸入軸旋轉而產生的科里奧利力(Coriolis?forces)，圍繞第一、第二和第三輸入軸彼此獨立地與質量一起旋轉的裝置；對傳感構架和質量圍繞輸入軸的旋轉移動做出響應，以監測旋轉速率的裝置。

附圖說明

圖1是根據本發明的三軸速率傳感器的一個實施例的俯視圖。

圖2是一個運行圖，其示意了圖1的實施例的驅動模式振蕩。

圖3是根據本發明的三軸速率傳感器的另一個實施例的俯視圖。

圖4是根據本發明的三軸速率傳感器的另一個實施例的俯視圖。

圖5是根據本發明的三軸速率傳感器的另一個實施例的俯視圖。

圖6是一個運行圖，其示意了圖5的實施例的驅動模式振蕩。

圖7是根據本發明的三軸速率傳感器的另一個實施例的俯視圖。

圖8是一個運行圖，其示意了圖7的實施例的驅動模式振蕩。

圖9是根據本發明的三軸速率傳感器的另一個實施例的俯視圖。

圖10是一個運行圖，其示意了圖9的實施例的驅動模式振蕩。

圖11是根據本發明的三軸速率傳感器的另一個實施例的俯視圖。

圖12是結合本發明的雙軸速率傳感器的一個實施例的俯視圖。

圖13是結合本發明的單軸速率傳感器的一個實施例的俯視圖。

圖14是結合本發明的雙軸速率傳感器的另一個實施例的俯視圖。

圖15是結合本發明的單軸速率傳感器的另一個實施例的俯視圖。

具體實施方式

如圖1中所示，速率傳感器一般具有四個一般為平面的蝶翼形的檢驗質量(proof?masses)20、22、24、26，當設備靜止時它們位于x，y參考平面中。檢驗質量圍繞X軸和Y軸的交點(即中心27)布置，質量(mass)20、24沿X軸，質量22、26沿Y軸。

檢驗質量通過柔性梁或撓性件(flexure)30被安裝在支撐構架，或傳感構架28上。這些撓性件約束每個質量在驅動模式中相對于傳感構架沿著預定軸的線性移動，所述預定軸是該質量的驅動軸。質量20、24的驅動軸沿X軸，而質量22、26的驅動軸沿Y軸。

用于每個質量的撓性件在沿著該質量的驅動軸的方向中較柔性，而在其他方向中較剛性。對每個質量使用多組撓性件進一步抑制了質量和傳感構架之間可能的相對移動，但是沿著質量驅動軸的線性移動除外。

如同質量一樣，傳感構架28一般是平面的并與質量一起布置在x，y平面中。它包括剛性環38和柄40。該環的中心與中心27一致，這也是設備的中心。每個柄被接附到該環并且沿著檢驗質量的驅動軸延伸到檢驗質量的內側，以便通過撓性件30安裝質量。

環38通過從環以徑向延伸的撓性件44被安裝到萬向節(gimbal)42。每個這樣的撓性件在其縱向或徑向中較剛性，而在位于質量平面中并且垂直于縱向方向的橫向中較柔性。它們約束傳感構架圍繞Z軸相對于萬向節42的旋轉，Z軸垂直于x，y平面并且在中心27處與該平面相交。