本發(fā)明屬于慣性角速度檢測(cè)，更具體地說(shuō)，是涉及一種硅微陀螺儀。

背景技術(shù)：

1、硅微陀螺儀是一種測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速度的mems慣性傳感器，這種傳感器采用了mems加工工藝，具有微型化、低成本、高集成度、高可靠性和可批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于航空航天、汽車導(dǎo)航、工業(yè)控制以及消費(fèi)電子等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景和應(yīng)用價(jià)值。

2、硅微陀螺儀通常與微加速度計(jì)組合應(yīng)用在小型慣性測(cè)量單元(imu)中。由于傳統(tǒng)的硅微陀螺儀一般為z軸陀螺儀，用以偏航角速率檢測(cè)，若imu要實(shí)現(xiàn)俯仰角速率及滾動(dòng)角速率的同時(shí)檢測(cè)，需要將z軸陀螺儀垂直放置才可以實(shí)現(xiàn)。此種放置方式導(dǎo)致慣性測(cè)量單元的體積增加，不利于微慣性系統(tǒng)的小型化。另外，現(xiàn)有的硅微陀螺儀大多數(shù)普遍存在檢測(cè)靈敏度低、檢測(cè)信號(hào)信噪比差、共模干擾信號(hào)抑制能力差等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種硅微陀螺儀，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中硅微陀螺儀的共模干擾信號(hào)抑制能力較差，檢測(cè)靈敏度和信噪比較低，導(dǎo)致整體檢測(cè)精度較低的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、提供一種硅微陀螺儀，包括：

4、基板；

5、質(zhì)量單元，包括沿x軸依次分布的兩組質(zhì)量模組，兩組所述質(zhì)量模組之間通過(guò)第一彈性耦合梁連接，所述質(zhì)量模組的中心區(qū)具有中空的安裝區(qū)，所述安裝區(qū)內(nèi)設(shè)有第一彈性模組，所述第一彈性模組將所述質(zhì)量模組連接于所述基板；

6、驅(qū)動(dòng)單元，包括圍設(shè)于所述質(zhì)量單元外周的多組驅(qū)動(dòng)模組，相鄰的兩組所述驅(qū)動(dòng)模組之間通過(guò)的第二彈性模組連接，所述第二彈性模組將所述驅(qū)動(dòng)模組固定于所述基板，所述驅(qū)動(dòng)模組用于接收外部輸入的電信號(hào)，在靜電力的作用下所述驅(qū)動(dòng)模組沿x軸運(yùn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)所述質(zhì)量模組沿y軸做扭轉(zhuǎn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，兩組所述質(zhì)量模組的扭轉(zhuǎn)方向相反，所述質(zhì)量模組在沿y軸做扭轉(zhuǎn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)外界有繞x軸的慣性角速率輸入，所述質(zhì)量模組在哥氏力的作用下將以y軸為轉(zhuǎn)軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；以及

7、檢測(cè)單元，設(shè)于所述質(zhì)量單元和所述基板之間，并連接于所述基板，所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述質(zhì)量模組在x軸的角速率，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。

8、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述質(zhì)量模組包括沿x軸間隔分布的兩個(gè)質(zhì)量塊，兩個(gè)所述質(zhì)量塊通過(guò)連接臂連接，所述第一彈性模組沿y軸位于所述連接臂的一側(cè)，并分別連接于兩個(gè)所述質(zhì)量塊。

9、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述驅(qū)動(dòng)模組通過(guò)第二彈性耦合梁沿y軸與對(duì)應(yīng)的所述質(zhì)量模組連接。

10、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一彈性模組包括：

11、第一彈性件，包括彈性框架和設(shè)于所述彈性框架內(nèi)的第一彈性梁，所述彈性框架連接于所述質(zhì)量模組；以及

12、第一固定錨點(diǎn)，連接于所述第一彈性梁，用于將所述第一彈性梁固定于所述基板。

13、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述驅(qū)動(dòng)模組以y軸為對(duì)稱軸設(shè)有兩組，且每組所述驅(qū)動(dòng)模組包括兩組以x軸為對(duì)稱軸鏡像對(duì)稱設(shè)置的驅(qū)動(dòng)模塊，兩組所述驅(qū)動(dòng)模塊之間通過(guò)第三彈性模組連接。

14、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述驅(qū)動(dòng)模組包括：

15、驅(qū)動(dòng)框架，具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)區(qū)，多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)區(qū)沿x軸和/或y軸分布；以及

16、多個(gè)驅(qū)動(dòng)梳齒，與所述驅(qū)動(dòng)區(qū)一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述驅(qū)動(dòng)梳齒設(shè)于所述驅(qū)動(dòng)區(qū)內(nèi)，并連接于所述驅(qū)動(dòng)框架。

17、本發(fā)明提供的硅微陀螺儀的有益效果在于：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明硅微陀螺儀中每個(gè)質(zhì)量模組的中心部均通過(guò)第一彈性模組連接于基板，驅(qū)動(dòng)單元圍設(shè)于質(zhì)量單元的外周，并通過(guò)第二彈性模組連接于基板。對(duì)驅(qū)動(dòng)模組施加激勵(lì)電壓信號(hào)，在靜電力的作用下，兩組驅(qū)動(dòng)模組沿x軸反向運(yùn)動(dòng)，從而使兩組質(zhì)量模組以第一彈性模組為基點(diǎn)，沿y軸做扭轉(zhuǎn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，且兩組質(zhì)量模組的扭轉(zhuǎn)方向相反。質(zhì)量模組在沿y軸做扭轉(zhuǎn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，若外界有繞x軸的慣性角速率輸入，此時(shí)質(zhì)量模組在哥氏力的作用下將產(chǎn)生沿z軸的檢測(cè)位移，質(zhì)量模組以第一彈性模組（y軸）為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且兩組所述質(zhì)量模組的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，從而檢測(cè)x軸的角速率。驅(qū)動(dòng)模組圍設(shè)于質(zhì)量單元的外周，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量單元在x軸和y軸均分布有驅(qū)動(dòng)模組，能夠布置更多驅(qū)動(dòng)電極，產(chǎn)生更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)力增大能產(chǎn)生更大的檢測(cè)靈敏度，使得檢測(cè)精度提高。本發(fā)明的質(zhì)量模組的中心部設(shè)置第一彈性模組，兩組驅(qū)動(dòng)模組之間通過(guò)第二彈性模組連接，能夠有效抑制質(zhì)量模組在檢測(cè)運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的干擾模態(tài)頻率，增強(qiáng)各部件間的耦合性，提升整體結(jié)構(gòu)的一致性，進(jìn)而提高檢測(cè)精度。

技術(shù)特征：

1.硅微陀螺儀，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的硅微陀螺儀，其特征在于，所述質(zhì)量模組包括沿x軸間隔分布的兩個(gè)質(zhì)量塊，兩個(gè)所述質(zhì)量塊通過(guò)連接臂連接，所述第一彈性模組沿y軸位于所述連接臂的一側(cè)，并分別連接于兩個(gè)所述質(zhì)量塊。

3.如權(quán)利要求1所述的硅微陀螺儀，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模組通過(guò)第二彈性耦合梁沿y軸與對(duì)應(yīng)的所述質(zhì)量模組連接。

4.如權(quán)利要求1所述的硅微陀螺儀，其特征在于，所述第一彈性模組包括：

5.如權(quán)利要求1所述的硅微陀螺儀，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模組以y軸為對(duì)稱軸設(shè)有兩組，且每組所述驅(qū)動(dòng)模組包括兩組以x軸為對(duì)稱軸鏡像對(duì)稱設(shè)置的驅(qū)動(dòng)模塊，兩組所述驅(qū)動(dòng)模塊之間通過(guò)第三彈性模組連接。

6.如權(quán)利要求1所述的硅微陀螺儀，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模組包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種硅微陀螺儀，屬于慣性角速度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，包括基板、質(zhì)量單元、驅(qū)動(dòng)單元和檢測(cè)單元；質(zhì)量單元包括兩組質(zhì)量模組，兩組質(zhì)量模組之間通過(guò)第一彈性耦合梁連接，第一彈性模組將質(zhì)量模組連接于基板；驅(qū)動(dòng)單元包括圍設(shè)于質(zhì)量單元外周的多組驅(qū)動(dòng)模組，第二彈性模組將驅(qū)動(dòng)模組固定于基板，驅(qū)動(dòng)模組用于接收外部輸入的電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模組沿X軸運(yùn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)質(zhì)量模組沿Y軸做扭轉(zhuǎn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外界有繞X軸的慣性角速率輸入，質(zhì)量模組在將以Y軸為轉(zhuǎn)軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；檢測(cè)單元設(shè)于質(zhì)量單元和基板之間。本發(fā)明提供的硅微陀螺儀，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中硅微陀螺儀的共模干擾信號(hào)抑制能力較差，檢測(cè)靈敏度和信噪比較低，導(dǎo)致整體檢測(cè)精度較低的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：張志勇,王寧,陳鵬旭,羅蓉,李靜軒,陳琳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北美泰電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28