[發明專利]一種用于檢測加速度和旋轉速度的方法及微機電傳感器

有效

• 申請號: 201080014830.X
• 申請日: 2010-02-22
• 公開（公告）號: CN102378895A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 亞歷桑德魯·羅基
• 申請（專利權）人: 感應動力股份公司
• 主分類號: G01C19/5677
• 分類號: G01C19/5677;G01P15/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明涉及一種用于檢測加速度和旋轉速度的方法，至少其中一個，尤其涉及借助微機電傳感器檢測互相垂直的空間三軸X，Y和Z方向中的兩個方向，其中至少一個驅動模塊和至少一個感應模塊移動安裝在基板上，并且至少一個驅動模塊相對于至少一個感應模塊以一個驅動頻率作振動式運動，而且對應著基板上的微機電傳感器，至少一個驅動模塊移動安裝在基板上且沿著平行于位于XY軸平面的基板平面方向振動，至少一個感應模塊，一個連接彈性件將至少一個驅動模塊連接到至少一個感應模塊，至少一個固定部和一個固定彈性件將至少一個驅動模塊和/或至少一個感應模塊連接到基板上，驅動元件用來驅使驅動模塊且以一個驅動頻率相對于至少一個感應模塊振動，當基板圍繞任意空間軸旋轉時，驅動元件被作用于科里奧利力，感應元件用來檢測基板的加速度和旋轉運動。

背景技術

眾所周知，微機電陀螺儀是一種微機電傳感器，其用來檢測在正交坐標系X-Y-Z中圍繞任意一軸的旋轉運動。為了檢測系統圍繞三軸中任意一軸的旋轉運動，最簡單的方法需要使用三個微機電陀螺儀，每個微機電陀螺儀檢測每個軸的旋轉運動。一些昂貴的微機電陀螺儀通過某種方法檢測圍繞復雜軸的旋轉運動。最基本的，這些陀螺儀的工作原理是當整個系統圍繞一個軸的旋轉運動是垂直于驅動的運動方向，一個振動式驅動模塊在第三軸方向上產生科里奧利力（a?Coriolis?force）。驅動模塊上設有一個支架，該科里奧利力引起驅動模塊發生偏離，感應模塊連接在驅動模塊的支架上。感應模塊上設有感應元件，感應元件電鍍有電容和梳形電極，它們的間隙改變產生了與旋轉運動成比例的電信號。通過這些電信號可以檢測旋轉運動。比如中國臺灣第286201號專利就揭示了一種三軸微機電陀螺儀。

美國公開第2008/0053228號專利揭示了一種用于檢測加速度的傳感器，其作用于空間三個坐標軸。感應模塊移動地懸浮在該空間中，當傳感器的加速度發生在空間軸的一個時，感應模塊發生偏離。這種偏離依次取決于電極，或者感應元件懸浮于其上的彈性元件的變形，這樣便可以轉換電信號。

前案的傳感器的缺點在于檢測加速度的傳感器，要么必須采用不同的專業傳感器，僅提供組合中整個傳感器系統的運動信息；要么就是采用復雜的傳感器，但是這樣制造困難且操作也不容易。對于這些解決方案的共同問題在于制造上成本太高。

因此，本發明解決的問題是提供一種用于檢測加速度和旋轉運動的傳感器，其結構簡單且制造成本低，此外還具有精確的檢測水平。

發明內容????????????????????????????????????????????????????????

本發明的問題被解決在于通過一種方法和一種微機電傳感器，其帶有獨立權利要求界定的全部特征。

本發明的方法主要用于檢測加速度和旋轉速度的方法，至少其中一個，尤其涉及借助微機電傳感器檢測互相垂直的空間三軸X，Y和Z方向中的兩個方向，其中至少一個驅動模塊和至少一個感應模塊移動安裝在基板上。并且至少一個驅動模塊相對于至少一個感應模塊以一個驅動頻率作振動式運動。倘若傳感器產生外部加速度，驅動模塊和感應模塊以一個加速度頻率偏離；倘若傳感器產生外部旋轉速度，它們就以一個旋轉速度頻率偏離。這加速度頻率與這個旋轉速度頻率不同，意味著加速度頻率或旋轉速度頻率對應的加速度或旋轉速度也是不同的，因此上述結論是因為加速度或旋轉速度的產生。基于本發明的方法，同樣的感應元件可用于檢測傳感器的加速度或旋轉速度。不管傳感器用來檢測加速度，還是用來檢測旋轉速度，它們使用的頻率是不同的。

本發明的優選實施例中該方法也用于檢測第三方向加速度和第三旋轉速度。為了這個目的，提供至少一個附加的驅動模塊，其相對至少一個感應模塊且沿著垂直于第一和第二方向的至少一個驅動模塊或者旋轉速度的方向振動。發明的這個傳感器可以檢測三個方向的加速度和三個方向的旋轉速度。僅需要一些活動元件。該產品不僅結構簡單且制造成本低。

倘若傳感器外部加速度產生，驅動模塊和感應模塊以與驅動頻率相同的加速度頻率偏離；倘若傳感器外部旋轉速度產生，它們以是驅動頻率的兩倍的旋轉加速頻率偏離。加速度和旋轉速度明顯不同，意味著傳感器不管是被加速還是被旋轉檢測是很容易的。