[發(fā)明專(zhuān)利]微機(jī)電陀螺儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580066847.2
• 申請(qǐng)日: 2015-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107003130B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G.安德森;E.斯文松;B.斯托夫;N.赫登斯蒂爾納
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 賴(lài)斯阿克里奧公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01C19/5712
• 分類(lèi)號(hào): G01C19/5712
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 葛青

本發(fā)明涉及用于檢測(cè)繞合成靈敏度軸線(xiàn)(101)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳感器(100)。傳感器包括至少兩個(gè)雙質(zhì)量塊陀螺儀單元(102a?d)，所述陀螺儀單元中的每一個(gè)適合于檢測(cè)繞相應(yīng)的陀螺儀單元的靈敏度軸線(xiàn)(104)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。靈敏度軸線(xiàn)彼此平行、并且平行于所述合成靈敏度軸線(xiàn)。陀螺儀單元在陀螺儀單元的慣性質(zhì)量塊(106、108)處相互連接，這使陀螺儀單元同步操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的陀螺儀。

背景技術(shù)

隨著用于以受控方式制造微米結(jié)構(gòu)的復(fù)雜方法的發(fā)展,基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的裝置已經(jīng)變得更具吸引力。已獲得大量應(yīng)用的一種重要類(lèi)型的裝置是基于MEMS的陀螺儀。這樣的裝置例如在裝置的導(dǎo)航、定位和追蹤中具有重要作用，而對(duì)于其上可以安裝MEMS陀螺儀的設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)和控制也具有重要作用。

在制造MEMS陀螺儀中的大的挑戰(zhàn)是獲得用于優(yōu)選在大規(guī)模生產(chǎn)線(xiàn)中制作足夠良好平衡的陀螺儀裝置的制造方法。這樣的陀螺儀裝置通常包括多個(gè)相互連接的慣性質(zhì)量塊，所述多個(gè)相互連接的慣性質(zhì)量塊可以被激勵(lì)以在操作期間繞激勵(lì)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)通過(guò)檢測(cè)受科里奧利力影響的慣性質(zhì)量塊繞檢測(cè)軸線(xiàn)的偏轉(zhuǎn)來(lái)執(zhí)行。然而，制造缺陷可能在陀螺儀中引入非對(duì)稱(chēng)，這可能影響導(dǎo)航方式中的操作。例如，如果陀螺儀不良好平衡，外部振動(dòng)可能激勵(lì)陀螺儀的振動(dòng)模式，因而也扭曲感測(cè)模式，在輸出信號(hào)中引起相對(duì)高的誤差。

為了避免外部振動(dòng)，陀螺儀可能必須被從振動(dòng)源隔離，或者僅使用良好平衡的陀螺儀，其有效地導(dǎo)致低的制作收益。

US6467349公開(kāi)一種MEMS陀螺儀，其對(duì)于若干應(yīng)用，例如在汽車(chē)工業(yè)中具有相對(duì)好的性能。然而，會(huì)期待減少外部振動(dòng)對(duì)這樣的陀螺儀的影響以便進(jìn)一步提高性能。

因而，存在對(duì)更魯棒性的陀螺儀傳感器的需要，該陀螺儀傳感器對(duì)外部振動(dòng)較為不敏感、并且具有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上，本發(fā)明的總體目的在于：提供一種陀螺儀傳感器，其對(duì)外部振動(dòng)較為不敏感。

根據(jù)第一方面，因此提供一種用于檢測(cè)繞合成靈敏度軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳感器，該傳感器包括至少兩個(gè)雙質(zhì)量塊陀螺儀單元，每個(gè)陀螺儀單元適于檢測(cè)繞相應(yīng)陀螺儀單元的靈敏度軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，靈敏度軸線(xiàn)彼此平行、并且平行于合成靈敏度軸線(xiàn)，每個(gè)陀螺儀單元包括：

總慣性質(zhì)量塊，總慣性質(zhì)量塊包括物理地附接到彼此的第一慣性質(zhì)量塊和第二慣性質(zhì)量塊，第一和第二質(zhì)量塊中的每一個(gè)被布置成與相應(yīng)的第一和相應(yīng)的第二電極空間地間隔開(kāi)并且面對(duì)相應(yīng)的第一和相應(yīng)的第二電極，其中第一質(zhì)量塊繞傳感器單元的檢測(cè)軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致總慣性質(zhì)量塊與第一和第二電極中的一個(gè)電極之間的電容的正改變、以及總慣性質(zhì)量塊與第一和第二電極中的另一個(gè)電極之間的電容的負(fù)改變，其中所述檢測(cè)軸線(xiàn)垂直于靈敏度軸線(xiàn)和激勵(lì)軸線(xiàn)，并且當(dāng)傳感器單元經(jīng)受繞靈敏度軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)時(shí)由科里奧利力引起旋轉(zhuǎn)；

第一激勵(lì)器件，用于使第一質(zhì)量塊在繞大體上垂直于陀螺儀單元的靈敏度軸線(xiàn)的第一激勵(lì)軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中振蕩；

第二激勵(lì)器件，用于激勵(lì)第二質(zhì)量塊在繞大體上垂直于陀螺儀單元的靈敏度軸線(xiàn)、并且平行于第一激勵(lì)軸線(xiàn)的第二激勵(lì)軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中振蕩，第二質(zhì)量塊的振蕩與第一質(zhì)量塊的振蕩反相；

其中第一陀螺儀單元的第一質(zhì)量塊被通過(guò)連接元件連接到第二陀螺儀單元的第一質(zhì)量塊，使得第一陀螺儀單元的第一質(zhì)量塊繞激勵(lì)軸線(xiàn)在第一方向上的旋轉(zhuǎn)使第二陀螺儀單元的第一質(zhì)量塊繞其相應(yīng)的激勵(lì)軸線(xiàn)在與第一方向相比相反的方向上旋轉(zhuǎn)，

其中每個(gè)陀螺儀單元的第一和第二質(zhì)量塊中的每一個(gè)包括第一和第二半部，所述第一和第二半部由與靈敏度軸線(xiàn)平行、并且與相應(yīng)的質(zhì)量塊的激勵(lì)軸線(xiàn)交叉的軸線(xiàn)的相反側(cè)限定，

其中連接元件被連接到第一陀螺儀單元的第一質(zhì)量塊的第一半部和第二陀螺儀單元的第一質(zhì)量塊的第二半部。