[發明專利]一種兼具大量程和高精度的雙環式微機械陀螺結構

有效

• 申請號: 202110403924.6
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN112857351B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 曹慧亮;劉俊;石云波;唐軍;申沖;趙銳;劉宇鵬
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01C19/5656
• 分類號: G01C19/5656
• 代理公司: 太原新航路知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14112
• 代理人: 王勇

本發明具體是一種兼具大量程和高精度的雙環式微機械陀螺結構。解決了現有微機械振動陀螺無法兼具大量程和高精度的問題。一種兼具大量程和高精度的雙環式微機械陀螺結構，包括玻璃基底、諧振子部分、電極部分；所述諧振子部分包括圓環狀內層諧振質量、圓環狀外層諧振質量、圓柱狀中心錨點、八個塊狀外圍錨點、八根輪輻狀內側彈性支撐懸梁、八根輪輻狀外側彈性支撐懸梁；所述電極部分包括四個弧形內層驅動模態位移測量電極、四個弧形外層驅動模態位移測量電極、四個弧形內層檢測模態位移測量電極、四個弧形外層檢測模態位移測量電極、八對弧形內層控制電極、八對弧形外層控制電極。本發明適用于武器制導、航空航天、生物醫學、消費品電子等領域。

技術領域

本發明涉及微機械振動陀螺，具體是一種兼具大量程和高精度的雙環式微機械陀螺結構。

背景技術

微機械振動陀螺是基于科里奧利效應的一種角速度敏感裝置，具有體積小、質量輕、功耗低、壽命長、可批量生產、價格便宜等優點，廣泛應用于武器制導、航空航天、生物醫學、消費品電子等領域，具有極其廣泛的應用前景。微機械振動陀螺的具體工作原理如下：當沒有角速度輸入時，微機械振動陀螺的諧振子在驅動模態下工作，微機械振動陀螺的輸岀為零。當有角速度輸入時，微機械振動陀螺的諧振子在檢測模態下工作，微機械振動陀螺實時測岀輸入角速度。然而實踐表明，現有微機械振動陀螺由于其諧振子的幾何結構和電極的結構所限，無法兼具大量程和高精度。為此有必要發明一種兼具大量程和高精度的雙環式微機械陀螺結構，以解決現有微機械振動陀螺無法兼具大量程和高精度的問題。

發明內容

本發明為了解決現有微機械振動陀螺無法兼具大量程和高精度的問題，提供了一種兼具大量程和高精度的雙環式微機械陀螺結構。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種兼具大量程和高精度的雙環式微機械陀螺結構，包括玻璃基底、諧振子部分、電極部分；

所述諧振子部分包括圓環狀內層諧振質量、圓環狀外層諧振質量、圓柱狀中心錨點、八個塊狀外圍錨點、八根輪輻狀內側彈性支撐懸梁、八根輪輻狀外側彈性支撐懸梁；

所述電極部分包括四個弧形內層驅動模態位移測量電極、四個弧形外層驅動模態位移測量電極、四個弧形內層檢測模態位移測量電極、四個弧形外層檢測模態位移測量電極、八對弧形內層控制電極、八對弧形外層控制電極；

其中，圓環狀內層諧振質量和圓環狀外層諧振質量均置放于玻璃基底的上表面，且圓環狀內層諧振質量的中心線和圓環狀外層諧振質量的中心線相互重合；

圓柱狀中心錨點鍵合于玻璃基底的上表面，且圓柱狀中心錨點位于圓環狀內層諧振質量的內腔；圓柱狀中心錨點的中心線和圓環狀內層諧振質量的中心線相互重合；

八個塊狀外圍錨點均鍵合于玻璃基底的上表面，且八個塊狀外圍錨點均位于圓環狀外層諧振質量的外部；八個塊狀外圍錨點圍繞圓柱狀中心錨點的中心線對稱分布；

八根輪輻狀內側彈性支撐懸梁均位于圓柱狀中心錨點和圓環狀內層諧振質量之間，且八根輪輻狀內側彈性支撐懸梁圍繞圓柱狀中心錨點的中心線對稱分布；

每根輪輻狀內側彈性支撐懸梁均由第一直形梁段、第一S形梁段、第二直形梁段構成；第一直形梁段的尾端與圓柱狀中心錨點的外側面固定；第一S形梁段的尾端與第一直形梁段的首端固定；第二直形梁段的尾端與第一S形梁段的首端固定；第二直形梁段的首端與圓環狀內層諧振質量的內側面固定；

八根輪輻狀外側彈性支撐懸梁一一對應地位于圓環狀外層諧振質量和八個塊狀外圍錨點之間，且八根輪輻狀外側彈性支撐懸梁圍繞圓柱狀中心錨點的中心線對稱分布；

每根輪輻狀外側彈性支撐懸梁均由第三直形梁段、第二S形梁段、第四直形梁段構成；第三直形梁段的尾端與圓環狀外層諧振質量的外側面固定；第二S形梁段的尾端與第三直形梁段的首端固定；第四直形梁段的尾端與第二S形梁段的首端固定；第四直形梁段的首端與對應的塊狀外圍錨點的內側面固定；