[發(fā)明專利]調(diào)整MEMS陀螺儀以減小熱變偏移

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210181898.8
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN102768038A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·蘇皮諾;H·B·弗倫奇
• 申請（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01C19/5776
• 分類號: G01C19/5776
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 謝攀;李浩

本申請要求于2011年4月27日提交的美國臨時申請No.61/479,765的權(quán)益，上述申請整體作為參考引入本文。

背景技術(shù)

微機電系統(tǒng)(MEMS)陀螺儀具有偏移(bias)，該偏移是溫度的函數(shù)(比如，熱變偏移)。這種偏移會限制其性能，尤其是大溫度改變或存在熱梯度時。典型地，可通過軟件后處理來補償熱變偏移，該軟件后處理基于建模和經(jīng)驗數(shù)據(jù)來調(diào)整輸出信號。

發(fā)明內(nèi)容

本申請涉及一種用于校準微機電系統(tǒng)(MEMS)振動結(jié)構(gòu)陀螺儀的方法。本方法包括獲得至少一個檢測質(zhì)塊(proof?mass)相對于至少一個驅(qū)動電極的位置的指示，以及根據(jù)所述指示，向所述至少一個檢測質(zhì)塊施加靜電力，該靜電力被配置為將至少一個檢測質(zhì)塊定位在相對于至少一個驅(qū)動電極的第一位置。

所主張的發(fā)明的不同實施例的細節(jié)結(jié)合下面的附圖和說明書來說明。其它的特征和優(yōu)勢根據(jù)說明書、附圖和權(quán)利要求書將會變得明顯。

附圖說明

圖1是包括慣性測量單元(IMU)的系統(tǒng)的例子的框圖，該慣性測量單元具有陀螺儀，所述陀螺儀能被調(diào)整以減小熱變偏移。

圖2是例如圖1的IMU中的陀螺儀的振動結(jié)構(gòu)陀螺儀的例子的透視圖。

圖3是圖2的振動結(jié)構(gòu)陀螺儀的側(cè)視/框圖。

圖4是圖2的陀螺儀的一部分的例子的透視圖，其示出了檢測質(zhì)塊梳(comb)相對于驅(qū)動梳的偏離。

圖5是圖2的陀螺儀的例子的截面圖，其示出了檢測質(zhì)塊梳相對于驅(qū)動梳的偏離。

圖6是圖2的陀螺儀的例子的截面圖，其示出了檢測質(zhì)塊梳與驅(qū)動梳對準(aligned?with)。

圖7是圖2的陀螺儀的一部分的例子的透視圖，其示出了檢測質(zhì)塊梳與驅(qū)動梳對準。

圖8是調(diào)整圖2的陀螺儀以減小熱變偏移的示例性方法的流程圖。

在不同的附圖中，同樣的參考數(shù)字和標記代表了同樣的要素。

具體實施方式

此處所描述的實施例涉及一種用于調(diào)整振動結(jié)構(gòu)陀螺儀以減小熱變偏移的方法和系統(tǒng)。對于面內(nèi)(in-plane)靜電驅(qū)動的陀螺儀，對熱變偏移貢獻很大的是驅(qū)動梳產(chǎn)生的面外(out-of-plane)驅(qū)動力。這些面外力在驅(qū)動梳與檢測質(zhì)塊上相應(yīng)的梳不對準(例如，完全嚙合)時出現(xiàn)。這種不對準會引起不對稱的靜電邊緣場，該不對稱的靜電邊緣場在檢測質(zhì)塊上施加凈力(net?force)。該凈力會引起檢測質(zhì)塊沿著感應(yīng)軸(sense?axis)以電機頻率進行的時變運動。因為驅(qū)動電壓是溫度的函數(shù)，所以檢測質(zhì)塊上的凈力也是溫度的函數(shù)。這個運動產(chǎn)生了由感應(yīng)電極感應(yīng)的偏移，該偏移是溫度的函數(shù)。因此，此處所描述的實施例能夠向檢測質(zhì)塊施加靜電力以使得檢測質(zhì)塊的一個(或多個)梳與驅(qū)動電極的一個(或多個)梳對準。

圖1是系統(tǒng)100的例子的框圖，系統(tǒng)100包括慣性測量單元(IMU)102，其具有能夠被調(diào)整以減小熱變偏移的陀螺儀。該系統(tǒng)100可以包括一個或多個處理設(shè)備104，其與一個或多個存儲設(shè)備106以及IMU?102相耦合。所述一個或多個存儲設(shè)備可以包括指令，當由一個或多個處理設(shè)備104執(zhí)行時，這些指令可以使得一個或多個處理設(shè)備104執(zhí)行一個或多個動作。在一個例子中，系統(tǒng)100被配置為導(dǎo)航系統(tǒng)，并且所述指令包括執(zhí)行導(dǎo)航程序的指令，該導(dǎo)航程序包括計算導(dǎo)航解算(navigation?solution)，所述導(dǎo)航解算能夠通過輸入/輸出端口108提供給其他設(shè)備。例如，所述一個或多個處理設(shè)備104能夠基于由IMU102獲得的且從IMU?102接收的慣性測量數(shù)據(jù)計算導(dǎo)航解算。

在一個例子中，一個或多個處理設(shè)備104可以包括中央處理單元(CPU)、微控制器、微處理器(比如，數(shù)字信號處理器(DSP))、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，應(yīng)用特定集成電路(ASIC)，或其他處理設(shè)備。一個或多個存儲設(shè)備106可包括任何適合的處理器可讀介質(zhì)，其用于儲存處理器可讀指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。合適的處理器可讀介質(zhì)可以包括有形的介質(zhì)如磁或光學(xué)介質(zhì)。例如，有形的介質(zhì)可以是傳統(tǒng)的硬盤、光盤(例如，只讀或可重寫)，易失性或非易失性介質(zhì)如隨機存取存儲器(RAM)，包括，但不限于，同步動態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)、雙倍數(shù)據(jù)速率(DDR)RAM、RAMBUS動態(tài)RAM(RDRAM)、靜態(tài)RAM(SRAM)，等等，只讀存儲器(ROM)，電擦除可編程ROM(EEPROM)，和閃存等。合適的處理器可讀介質(zhì)還可以包括傳輸介質(zhì)，諸如電、電磁、和數(shù)字信號，其通過諸如網(wǎng)絡(luò)和/或無線鏈路之類的通信介質(zhì)傳遞。