[實(shí)用新型]一種光柵面內(nèi)檢測(cè)的解耦式全對(duì)稱微陀螺

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020165659.3
• 申請(qǐng)日: 2020-02-13
• 公開（公告）號(hào): CN212158620U
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李孟委;郝飛帆;張瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C19/5726
• 分類號(hào): G01C19/5726;G01C19/5733
• 代理公司: 北京惠智天成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11681
• 代理人: 劉瑩瑩

一種光柵面內(nèi)檢測(cè)的解耦式全對(duì)稱微陀螺，包括：鍵合基板，支撐框架，驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊，檢測(cè)質(zhì)量塊，中心質(zhì)量塊，驅(qū)動(dòng)組件和檢測(cè)組件；支撐框架設(shè)置在鍵合基板上，支撐框架內(nèi)側(cè)面設(shè)有驅(qū)動(dòng)座槽和檢測(cè)座槽，驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊分別設(shè)置在驅(qū)動(dòng)座槽內(nèi)；驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊遠(yuǎn)離支撐框架中心一側(cè)設(shè)置有可動(dòng)梳齒，驅(qū)動(dòng)座槽內(nèi)對(duì)應(yīng)可動(dòng)梳齒的位置設(shè)置有固定梳齒，可動(dòng)梳齒與固定梳齒交叉配合；檢測(cè)質(zhì)量塊分別設(shè)置在檢測(cè)座槽內(nèi)，檢測(cè)質(zhì)量塊上設(shè)置有可動(dòng)光柵；中心質(zhì)量塊設(shè)置在支撐框架中心位置，中心質(zhì)量塊通過驅(qū)動(dòng)組件與相鄰的檢測(cè)質(zhì)量塊連接，中心質(zhì)量塊通過檢測(cè)組件與相鄰的驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊連接；鍵合基板上設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)兩端對(duì)應(yīng)可動(dòng)光柵的位置對(duì)稱設(shè)置有固定光柵。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于微慣性導(dǎo)航儀器測(cè)量?jī)x器儀表零部件的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

陀螺是用于測(cè)量角速率的傳感器，是慣性技術(shù)的核心器件之一，在現(xiàn)代工業(yè)控制、航空航天，國(guó)防軍事，消費(fèi)電子等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

對(duì)于微機(jī)械陀螺而言，正交誤差是影響其性能的重要因素。未解耦結(jié)構(gòu)的陀螺，質(zhì)量塊和固定端用一個(gè)二維彈性梁聯(lián)系，單個(gè)質(zhì)量塊具有驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)兩個(gè)自由度，模態(tài)之間存在嚴(yán)重耦合；解耦式陀螺可分為單解耦和雙解耦，單解耦結(jié)構(gòu)陀螺僅解除了檢測(cè)模態(tài)對(duì)驅(qū)動(dòng)模態(tài)的耦合，驅(qū)動(dòng)模態(tài)會(huì)影響檢測(cè)模態(tài)；雙級(jí)解耦結(jié)構(gòu)陀螺，驅(qū)動(dòng)模態(tài)不影響檢測(cè)模態(tài)，檢測(cè)模態(tài)不影響驅(qū)動(dòng)模態(tài)，可消除兩個(gè)模態(tài)之間的耦合誤差，降低正交誤差的影響，可提高角速度信號(hào)檢測(cè)的精度。本實(shí)用新型以減少正交耦合誤差為目的，通過合理巧妙的陀螺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來減少正交耦合誤差，從本質(zhì)上降低了耦合誤差對(duì)微陀螺的性能影響。

此外，本實(shí)用新型中微陀螺采用靜電驅(qū)動(dòng)，光柵檢測(cè)，靜電驅(qū)動(dòng)具有穩(wěn)定性好，且控制精確等諸多優(yōu)點(diǎn)，光柵對(duì)微位移進(jìn)行檢測(cè)具有高分辨率、低噪聲的優(yōu)點(diǎn)，其分辨率可達(dá)飛米級(jí)，噪聲可接近熱噪聲極限。目前，在距離測(cè)量及對(duì)位移敏感的加速度傳感器中得到了成功應(yīng)用。這使我們產(chǎn)生了將光柵效應(yīng)應(yīng)用于陀螺結(jié)構(gòu)檢測(cè)的動(dòng)機(jī)，以解決角速率信號(hào)檢測(cè)的難題，預(yù)期可將微機(jī)械陀螺的檢測(cè)靈敏度與電容式陀螺相比提高一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

通過對(duì)本領(lǐng)域資料查新，發(fā)現(xiàn)東南大學(xué)申請(qǐng)了“雙音叉效應(yīng)的對(duì)稱全解耦雙質(zhì)量塊硅微陀螺儀”(申請(qǐng)?zhí)枮?01410362573.9)，其采用的是靜電驅(qū)動(dòng)，電容式檢測(cè)，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，電容式精度的提高是利用增大電容面積，由于器件的微小型化，有效電容面積已受到了很大限制。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)背景技術(shù)的不足，提供了一種光柵面內(nèi)檢測(cè)的解耦式全對(duì)稱微陀螺裝置，使微陀螺正交耦合誤差小，檢測(cè)精度高。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種光柵面內(nèi)檢測(cè)的解耦式全對(duì)稱微陀螺，包括：鍵合基板，支撐框架，驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊，檢測(cè)質(zhì)量塊，中心質(zhì)量塊，驅(qū)動(dòng)組件和檢測(cè)組件；

所述支撐框架設(shè)置在所述鍵合基板上，所述支撐框架內(nèi)側(cè)面上分別開設(shè)有驅(qū)動(dòng)座槽和檢測(cè)座槽，所述驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊分別設(shè)置在驅(qū)動(dòng)座槽內(nèi)并通過驅(qū)動(dòng)組件與支撐框架連接；

所述驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊遠(yuǎn)離支撐框架中心一側(cè)設(shè)置有可動(dòng)梳齒，所述驅(qū)動(dòng)座槽內(nèi)對(duì)應(yīng)可動(dòng)梳齒的位置設(shè)置有固定梳齒，所述可動(dòng)梳齒與固定梳齒交叉配合；

所述檢測(cè)質(zhì)量塊分別設(shè)置在所述檢測(cè)座槽內(nèi)并通過檢測(cè)組件與所述支撐框架連接，所述檢測(cè)質(zhì)量塊上設(shè)置有可動(dòng)光柵；

所述中心質(zhì)量塊設(shè)置在所述支撐框架中心位置，所述中心質(zhì)量塊通過驅(qū)動(dòng)組件與相鄰的檢測(cè)質(zhì)量塊連接，所述中心質(zhì)量塊通過檢測(cè)組件與相鄰的驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊連接；

所述鍵合基板上設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)兩端對(duì)應(yīng)所述可動(dòng)光柵的位置對(duì)稱設(shè)置有固定光柵。

可選地，所述驅(qū)動(dòng)座槽設(shè)置在支撐框架內(nèi)側(cè)以Y軸為中心對(duì)稱的兩個(gè)內(nèi)側(cè)面上，所述檢測(cè)座槽設(shè)置在支撐框架內(nèi)側(cè)以X軸為中心對(duì)稱的兩個(gè)內(nèi)側(cè)面上。