[發明專利]微機械單振子三軸陀螺儀

有效

• 申請號: 201810077230.6
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108332731B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 黃占喜
• 申請（專利權）人: 珠海全志科技股份有限公司
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56
• 代理公司: 深圳市君之泉知識產權代理有限公司 44366
• 代理人: 張丕陽

本發明公開了一種微機械單振子三軸陀螺儀，包括一個在x軸和y軸對稱的環形振子(1)、四根支撐梁(3)和一個萬向節(2)，萬向節(2)設置于振子(1)中心，通過四根支撐梁(3)連接振子(1)和萬向節(2)，在振子(1)設置有多個振子電極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)，驅動電極(4?7)驅動振子(1)作一定頻率的同頻振動，振動的振幅恒定，相位差恒定。本發明采用單振子三軸結構，可以實現陀螺儀的結構緊湊，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。

技術領域

本發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(MEMS)領域。

背景技術

陀螺儀是一種重要的慣性傳感器，在諸多領域有著廣泛應用。陀螺儀按檢測軸數分為單軸、雙軸、三軸三種，很多應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小體積，低功耗；而在中高精度的應用場合，一般采用三個獨立單軸陀螺儀機械裝配的方法來實現三軸陀螺儀，但這種方式的陀螺儀體積較大，限制了其應用場合。現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。

發明內容

本發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軸對稱的環形振子(1)、多個支撐梁(3)和一個萬向節(2)，所述萬向節(2)設置于所述振子(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(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、5、6、7、8、9、10、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、5、6、7、8、9、10、11)一一對應，所述多個固定電極(4、5、6、7、8、9、10、11)中部分是驅動電極(4、5、6、7)，部分是檢測電極(8、9、10、11)，所述驅動電極(4、5、6、7)和所述檢測電極(8、9、10、11)相互交替分布，所述檢測電極(8、9、10、11)用于檢測振子(1)在所述x軸、所述y軸和z軸的角速度，驅動模塊連接所述驅動電極V_x+(4)、V_x-(5)、V_y+(6)、V_y-(7)和所述振子(1)，驅動所述振子(1)在正交的所述x軸和所述y軸作一定頻率的同頻振動，所述振子(1)在所述x軸和所述y軸所作振動的振幅恒定，相位差恒定；當所述振子(1)發生振動時，所述檢測電極(8、9、10、11)和所述振子電極V_dc(12)之間的電容產生相應的電容變化量ΔCzx+、ΔCzx-、ΔCzy+、ΔCzy-，所述驅動模塊產生控制變量V、驅動諧振頻率和相位；還包括檢測模塊，所述電容變化量ΔCzx+、ΔCzx-、ΔCzy+、ΔCzy-、所述控制變量V、所述驅動諧振頻率、所述相位經檢測模塊處理后得到所述角速度。

進一步的，所述振子(1)為圓環形或多邊環形。

進一步的，所述支撐梁(3)為四根。

進一步的，所述檢測電極(8、9、10、11)為柵型電極。

進一步的，所述多個固定電極(4、5、6、7、8、9、10、11)包括四個驅動電極V_x+(4)、V_x-(5)、V_y+(6)、V_y-(7)。