[發明專利]測量微機械單振子三軸陀螺儀的三軸角速度的方法

有效

• 申請號: 201810077661.2
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108332734B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 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: G01C19/5691
• 分類號: G01C19/5691;G01C19/5776
• 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

本發明公開了一種測量微機械單振子三軸陀螺儀的三軸角速度的方法，對單振子三軸陀螺儀的兩驅動軸振動振幅鎖定、定頻驅動且頻率不同，在z軸產生的檢測量經過兩個頻率信號同相解調可以得到xy軸角速度，z軸角速度會在兩驅動軸上產生響應，對驅動軸諧振器輸出信號進行解調濾波可以z軸角速度，最終實現單振子三軸角速度測量。本發明采用的測量方法，可以提高結構緊湊、體積小的陀螺儀的檢測精度。

技術領域

本發明涉及一種測量微機械陀螺儀的測量，尤其涉及一種測量微機械單振子三軸陀螺儀的三軸角速度的方法，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高精度的測量微機械單振子三軸陀螺儀的三軸角速度的方法。

本發明測量微機械單振子三軸陀螺儀的三軸角速度的方法，其利用驅動模塊和檢測模塊對所述陀螺儀的所述三軸角速度進行測算，所述陀螺儀包括驅動電極(4-7)、振子(1)、驅動模塊和檢測模塊，所述振子(1)可在x軸和/或y軸上進行彈性振動，所述振子(1)表面上設置有多個振子電極V_dc(12)，在所述多個振子電極V_dc(12)上方排布多個固定電極(4-11)，所述多個固定電極(4-11)包括四個驅動電極V_x+(4)、V_x-(5)、V_y+(6)、V_y-(7)和四個檢測電極V_zx+(8)、V_zx-(9)、V_zy+(10)、V_zy-(11)，所述驅動電極V_x+(4)、V_x-(5)、V_y+(6)、V_y-(7)和所述檢測電極V_zx+(8)、V_zx-(9)、V_zy+(10)、V_zy-(11)相互交替分布，所述多個振子電極V_dc(12)與所述多個固定電極(4-11)一一對應，所述驅動電極V_x+(4)、V_x-(5)和所述振子(1)構成x軸角振動諧振器，所述驅動電極V_y+(6)、V_y-(7)和振子構成一個y軸角振動諧振器，所述驅動模塊連接所述四個驅動電極V_x+(4)、V_x-(5)、V_y+(6)、V_y-(7)和所述振子(1)，用于所述x軸角振動諧振器和所述y軸角振動諧振器振動，所述方法包括以下步驟：

(1)所述驅動模塊驅動所述x軸角振動諧振器和所述y軸角振動諧振器作定頻和恒定振幅振動，所述x軸角振動諧振器的振動頻率與所述y軸角振動諧振器的振動頻率不同，所述x軸角振動諧振器和所述y軸角振動諧振器的振幅恒定，所述驅動模塊產生輸出量Zout、驅動諧振頻率，當有將角速度輸入時，所述檢測電極V_zx+(8)、V_zx-(9)、V_zy+(10)、V_zy-(11)和與所述多個振子電極V_dc(12)之間的電容產生相應的電容變化量ΔCzx+、ΔCzx-、ΔCzy+、ΔCzy-；

(2)所述電容變化量ΔCzx+、ΔCzx-、ΔCzy+、ΔCzy-、所述輸出量Zout和所述驅動諧振頻率經過檢測模塊處理后得到所述三軸角速度。