[發(fā)明專利]微機械單振子三軸陀螺儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810077010.3
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108318018B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃占喜
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海全志科技股份有限公司
• 主分類號: G01C19/5691
• 分類號: G01C19/5691;G01C19/5776
• 代理公司: 深圳市君之泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44366
• 代理人: 張丕陽

本發(fā)明公開了一種微機械單振子三軸陀螺儀，包括一個環(huán)形振子(1)、四根支撐梁(3)和一個萬向節(jié)(2)，萬向節(jié)(2)設(shè)置于振子(1)中心，通過四根支撐梁(3)連接振子(1)和萬向節(jié)(2)，振子(1)可在x軸和/或y軸上進行彈性振動，在振子(1)表面上設(shè)置有多個振子電極V_dc(12)，在振子電極V_dc(12)上方排布多個固定電極(4?11)，多個固定電極(4?11)中部分是驅(qū)動電極(4?7)，部分是檢測電極(8?11)，檢測電極(8?11)用于檢測振子(1)的角速度，驅(qū)動電極(4?7)驅(qū)動振子(1)作定頻振動，振動的振幅恒定。本發(fā)明采用單振子三軸結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)陀螺儀的結(jié)構(gòu)緊湊，使得陀螺儀體積小、檢測的精度高和降低陀螺儀的制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機械陀螺儀，尤其涉及一種微機械單振子三軸陀螺儀，屬于微機電系統(tǒng)(MEMS)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

陀螺儀是一種重要的慣性傳感器，在諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。陀螺儀按檢測軸數(shù)分為單軸、雙軸、三軸三種，很多應(yīng)用場合中都需要三軸陀螺儀。在消費電子等低精度場合一般采用多振子單片集成實現(xiàn)小體積，低功耗；而在中高精度的應(yīng)用場合，一般采用三個獨立單軸陀螺儀機械裝配的方法來實現(xiàn)三軸陀螺儀，但這種方式的陀螺儀體積較大，限制了其應(yīng)用場合。現(xiàn)有的微機械三軸陀螺儀，一般采用多振子單片集成，此類陀螺儀體積小，精度低，或者采用三個單軸陀螺進行裝配，此類陀螺儀的體積大，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種小體積、高精度和低成本的微機械單振子三軸陀螺儀。

本發(fā)明的微機械單振子三軸陀螺儀，包括一個在x軸和y軸對稱的環(huán)形振子(1)、多個支撐梁(3)和一個萬向節(jié)(2)，所述萬向節(jié)(2)設(shè)置于所述振子(1)中心，通過所述多個支撐梁(3)連接所述振子(1)和所述萬向節(jié)(2)，所述振子(1)可在所述x軸和所述y軸上進行彈性振動，在所述振子(1)表面上設(shè)置有多個振子電極V_dc(12)，在所述振子電極V_dc(12)上方排布多個固定電極(4-11)，所述振子電極V_dc(12)與其上方排布的所述多個固定電極(4-11)一一對應(yīng)，所述多個固定電極(4-11)中部分是驅(qū)動電極(4-7)，部分是檢測電極(8-11)，所述驅(qū)動電極(4-7)和所述檢測電極(8-11)相互交替分布，所述檢測電極(8-11)用于檢測振子(1)在所述x軸、所述y軸和z軸的角速度，所述驅(qū)動電極(4-7)驅(qū)動所述振子(1)在所述x軸和所述y軸作一定頻率的定頻振動，所述振子(1)在所述x軸和所述y軸所作振動的振幅恒定，所述振子(1)在所述x軸和所述y軸所作振動的振動頻率不同。

進一步的，所述振子(1)為圓環(huán)形或多邊環(huán)形。

進一步的，所述支撐梁(3)為四根。

進一步的，所述檢測電極(8-11)為柵型電極。

進一步的，所述多個固定電極(4-11)包括四個驅(qū)動電極V_x+(4)、V_x-(5)、V_y+(6)、V_y-(7)。

進一步的，所述多個固定電極(4-11)包括四個檢測電極V_zx+(8)、V_zx-(9)、V_zy+(10)、V_zy-(11)。

進一步的，所述驅(qū)動電極V_x+(4)、V_x-(5)和振子構(gòu)成一個x軸角振動諧振器，用于所述振子(1)的x軸驅(qū)動，驅(qū)動所述振子(1)在所述x軸的振動。

進一步的，所述驅(qū)動電極V_y+(6)、V_y-(7)和振子構(gòu)成一個y軸角振動諧振器，用于所述振子(1)的y軸驅(qū)動，驅(qū)動所述振子(1)在所述y軸的振動。