[發明專利]一種基于反射式斜向莫爾條紋位移檢測的微機械陀螺及其實現方法

有效

• 申請號: 201010221858.2
• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN101900555A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 苑偉政;謝中建;常洪龍;付乾炎;呂湘連
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01C19/58
• 分類號: G01C19/58
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 夏維力

1.一種基于反射式斜向莫爾條紋位移檢測的微機械陀螺，其特征在于：包括結構層(1)和基底(2)，結構層(1)和基底(2)材料均為半導體材料；所述結構層(1)包括質量塊(9)、撓性梁(7)、驅動裝置和敏感移動梳齒(5)；質量塊(9)通過撓性梁(7)懸置于基底(2)的錨點(8)之上，質量塊(9)上連接有驅動裝置，驅動裝置在y方向，即陀螺的驅動方向上產生驅動力，從而帶動質量塊(9)沿y方向運動；敏感移動梳齒(5)也連接在質量塊(9)上，它與置于基底(2)上的敏感固定梳齒(4)相應，兩者在xoy平面上的投影成一定的角度θ重疊，0＜θ≤1°；同時敏感移動梳齒(5)在z方向的最低點高于敏感固定梳齒(4)的最高點，以形成兩者之間的相對運動空間；敏感固定梳齒(4)的寬度為w₁，兩個敏感固定梳齒(4)之間的間隙為g₁；敏感移動梳齒(5)的寬度為w₂，兩個敏感移動梳齒(5)之間的垂直距離為g₂；他們之間滿足關系式：w₁+g₁≠w₂+g₂；同時激光光源(3)的波長λ與梳齒之間的間隙以及梳齒的寬度之間的關系滿足：0＜w₁+g₁≤10λ，0＜w₂+g₂≤10λ。

2.一種如權利要求1所述的基于反射式斜向莫爾條紋位移檢測的微機械陀螺，其特征在于，所述的驅動裝置為靜電驅動梳齒。

3.一種如權利要求1所述的基于反射式斜向莫爾條紋位移檢測的微機械陀螺，其特征在于，所述的驅動裝置為電磁驅動裝置。

4.一種如權利要求1所述的基于反射式斜向莫爾條紋位移檢測的微機械陀螺的實現方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：由激光光源(3)發出的單色光經聚光透鏡(6)后變成平行光，照明微機械陀螺上的敏感固定梳齒(4)和敏感移動梳齒(5)，敏感固定梳齒(4)和敏感移動梳齒(5)構成一組測量光柵對，敏感固定梳齒(4)相當于指示光柵，敏感移動梳齒(5)相當于標尺光柵，當有光照射時，產生莫爾條紋；

步驟二：步驟一中產生的莫爾條紋被光電探測器(11)所接收，獲得相應的電信號，將這個正弦波信號，經差動放大器放大后，由斯密特整形電路形成方波，再經微分電路變成前沿陡直的尖脈沖；

步驟三：步驟二中產生的尖脈沖經過整流電路讓正方向或負方向的脈沖通過，然后進入電子計數器進行計數；

步驟四：輸出移動的莫爾條紋數n；

步驟五：計算外界輸入角速度Ω，其中F_e為驅動方向的驅動力，Q′_d為微機械陀螺驅動方向總的品質因數，k_x為微機械陀螺驅動方向總的剛度系數，Q′_s為微機械陀螺敏感方向總的品質因數，f′_s為微機械陀螺敏感方向的諧振頻率，d為一個柵距，d＝w₂+g₂。