[發明專利]一種基于柔性連接的雙質量解耦硅微陀螺儀

有效

• 申請號: 201410449942.8
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104236535B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 楊波;鄧允朋;殷勇;戴波;王行軍;胡迪
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C19/5684
• 分類號: G01C19/5684
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種基于柔性連接的雙質量解耦硅微陀螺儀，屬于微電子機械和微慣性測量領域。

背景技術

硅微機械陀螺儀是在微機電系統技術的基礎上發展起來的一種新型陀螺儀,微機電系統技術作為微電子平面加工工藝和硅微機械加工技術結合的產物，是微電子技術的拓展和延伸，把傳感和檢測單元有機地融合到了一體，不僅繼承了微電子技術批量化生產的特點，而且使傳感器的體積大大縮小，硅微機械陀螺儀以其體積小、重量輕、功耗低、集成度高、抗過載能力強等優點，受到廣泛的關注。微機械陀螺在軍事、民用領域具有廣闊的應用前景?？蓱糜谄嚑恳刂葡到y、行駛穩定系統、攝像機穩定系統、飛機穩定系統以及軍事等領域。

20世紀80年代末，隨著微機械加工技術的出現和發展，世界上各個國家大幅開展針對硅微機械振動陀螺儀的研究，其中美國、英國、德國、日本、韓國等在這方面研究水平走在世界的前列。其中大部分機構研究熱點集中在電容式微機械陀螺儀的研制，研發的硅微陀螺儀采用單質量的結構形式以及不解耦或半解耦的設計方案。由于加工誤差和結構設計等原因，電容式振動微機械陀螺儀存在易受機械耦合和軸向加速度影響、檢測電容量低、靈敏度不高等缺點。

發明內容

發明目的：為克服現有技術不足，本發明旨于提供一種體積小、重量輕、精度高、動態性能好、能耗少、成本低、可靠性高、集成化的基于柔性連接的雙質量解耦硅微陀螺儀。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于柔性連接的雙質量解耦硅微陀螺儀，包括設有電信號引出線的基座和置于基座上的微陀螺機械結構層；

微陀螺機械結構層包括第一子結構、第二子結構和子結構連接裝置，第一子結構和第二子結構通過子結構連接裝置連接；

第一子結構和第二子結構為結構相同的角速度測量子結構，所述的角速度測量子結構為軸對稱結構，包括質量塊、驅動機構、檢測機構和子結構固定基座；驅動機構有兩個，分別設在質量塊的上下兩端、并分別通過固接U型折疊梁與質量塊的上下兩端連接；檢測機構有四個，其中兩個設在質量塊上端的左右兩側、并分別通過固接U型折疊梁與質量塊上端的左右兩側連接，另外兩個設在質量塊下端的左右兩側、并分別通過固接U型折疊梁與質量塊下端的左右兩側連接；驅動機構和檢測機構均通過固定基座固定在基座上。

優選，子結構連接裝置為軸對稱結構，包括第一連接裝置固定基座、第二連接裝置固定基座、第三連接裝置固定基座、第一梁間連接塊、第二梁間連接塊、第三梁間連接塊、第四梁間連接塊；

第二梁間連接塊和第四梁間連接塊的一端分別通過固接平行梁連接在第三連接裝置固定基座的兩端；第二梁間連接塊和第四梁間連接塊的另一端分別通過活動U型折疊梁與第一子結構和第二子結構中部的一側連接；第一子結構和第二子結構中部的另一側分別與第一梁間連接塊和第三梁間連接塊的一端連接，第一梁間連接塊和第三梁間連接塊的另一端分別通過活動U型折疊梁與第一連接裝置固定基座和第二連接裝置固定基座連接，這樣可進一步保證雙質量振動式硅微陀螺儀的穩定性和靈敏性。

優選，固接平行梁有四個，分別為第一固接平行梁、第二固接平行梁、第三固接平行梁和第四固接平行梁；

第二梁間連接塊的一端通過第一固接平行梁和第二固接平行梁與第三連接裝置固定基座的一端連接；第四梁間連接塊的一端通過第三固接平行梁和第四固接平行梁與第三連接裝置固定基座的另一端連接；第一平行梁連接桿的兩端分別與第一固接平行梁和第三固接平行梁的活動端連接，第二平行梁連接桿的兩端分別與第二固接平行梁和第四固接平行梁的活動端連接。

優選，所述的驅動機構為微型驅動電容機構，所述的微型驅動電容機構包括驅動活動梳齒架、驅動活動梳齒、驅動固定梳齒和驅動反饋固定梳齒；

驅動活動梳齒有兩個以上，等間距垂直設在驅動活動梳齒架上；驅動固定梳齒和驅動反饋固定均與活動梳齒的數量相等，每個驅動活動梳齒的兩側均分別配合有一個驅動固定梳齒和一個驅動反饋固定梳齒，每個驅動固定梳齒和驅動反饋固定梳齒均固定在基座上，所有驅動反饋固定梳齒連為一體結構；驅動活動梳齒架通過固接U型折疊梁與質量塊連接。

所述的檢測機構為微型檢測電容機構，所述的微型檢測電容機構包括檢測活動梳齒架、檢測活動梳齒、檢測固定梳齒正極和檢測固定梳齒負極；