專利名稱：具有寄生模衰減功能的振動陀螺儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及振動陀螺儀。
背景技術：
機械陀螺儀用來根據感知到的內部運動檢驗質塊的慣性反應來確定運 動平臺的方向。常見機電陀螺儀包括懸掛的檢驗質塊、陀螺儀殼體、敏感元 件(pickoff)、扭矩裝置和讀取電子件。慣性檢驗質塊懸掛在陀螺儀殼體內 部，該殼體剛性安裝在所述平臺上并傳遞該平臺的慣性運動，同時將4企驗質 塊從外部干擾隔離。感知內部檢驗質塊運動的敏感元件、保持或調節(jié)該運動 的扭矩裝置以及必須靠近該檢驗質塊的讀取電子件安裝在所述殼體內部，所 述殼體還必須向平臺電子件和動力供應件提供電氣饋送連接件。所述殼體還 提供標準機械接口，從而將陀螺儀與運輸工具平臺連接或對準。在各種形式 中，陀螺儀通常用作運輸工具諸如飛行器或航天飛機的關鍵傳感器。它們通 常用于導航，或者根據需要自主確定自由物體的取向。
老式傳統機械陀螺儀依照目前的標準來說，是非常沉重的機構，采用相 對大型的旋轉質塊。許多近期技術已經造就了新式陀螺儀，包括光學陀螺儀， 諸如激光陀螺儀以及光纖陀螺儀，還有機械振動陀螺儀。
航天飛機通常依賴慣性速率(inertial rate)感知設備來提供位姿控制。 目前，這種功能通常由昂貴的傳統旋轉質塊陀螺儀(例如，Kerfott慣性基準 單元)或通常機力。工的振動陀螺儀(例如，Li加n半球形諧振陀螺儀慣性基 準單元)來實現。但是，這兩種陀螺儀都非常昂貴、巨大且沉重。
此外，雖然一些現有的對稱振動式陀螺儀已經制造出來，但是它們的振 動動量通過殼體直接傳遞給運輸工具平臺。這種傳遞或耦合帶來了無法區(qū)別 于慣性速率輸入的額外干擾和能量損失，因此導致感知誤差和漂移。這種振 動陀螺儀的一種示例可以參見授予Tang等人的美國專利5,894,090，該專利 說明了 一種對稱的三星振動陀螺儀設計。其他的平面調諧叉形陀螺儀可以對 基板實現一定程度的振動隔離，但是這些陀螺儀缺乏調諧操作所希望的振動對稱性。
此外，已經知道殼體模(shell mode)陀螺儀，諸如半球形諧振陀螺儀 以及振動細環(huán)陀螺儀，具有一些期望的隔離和振動對稱屬性。但是，這些設 計并不適合平面硅微制造技術。半球形諧振器采用半球體的延伸柱狀側部作 為敏感的靜電傳感器以及有效促動器。但是，其較大的縱橫比以及三維曲線 幾何形狀并不適合成本低廉的薄平面硅微制造技術。細環(huán)陀螺儀(例如，美 國專利6,282,958 )雖然適合平面硅微制造技術，但是缺乏利用了該設備延伸 平面區(qū)域優(yōu)勢的靜電傳感器和促動器。此外，用于該陀螺儀的殼體的材料與 諧振器才企-驗質塊并不相同，所以敏感元件和扭矩裝置相對于該諧振器檢驗質 塊的對準情況隨著溫度變化，導致陀螺儀漂移。
釆用殼體低頻地震支撐件或諧振器低頻地震支撐件進行振動隔離也是 已知的(例如，美國專利6,009,751 )。但是，這種隔離效果的改善所付出的 代價是成比例地加重的地震質塊和/或更低的支持頻率。這兩種情況對于緊湊 的戰(zhàn)術慣性測量單元(IMU)應用來說，都是不希望看到的，因為4全驗質塊 會在加速條件下失準。
此外，以前的硅陀螺儀(例如，美國專利5,894,090)的尺度無法優(yōu)化用 于導航或比預想情況產生更高噪聲和漂移的指示功能。這個問題來源于依賴 外延生長的薄硅材質面外彎曲來限定臨界振動頻率，該頻率限制于厚度的 0.1%的精度。因此，設備尺寸限制為幾個毫米。這種設計因振動的非對稱性 和不平衡性而引起較大的漂移，并且由于質量較小而引起高速率誤差，質量
較小將增大熱機械噪聲并減小電容傳感器面積，電容傳感器面積減小會因傳 感器電子件噪聲而增大速率誤差。
將非隔離硅陀螺儀的比例放大也會帶來問題，因為外部能量損失將會增 大，而且諧振器Q不會得到改進且也不會降低針對個案的漂移。在噪聲非常 小的指示和導航功能，需要三維制造精度方面的改善達到若千數量級的隔離 cm級諧振器。
傳統機加工導航級諧振器，諸如石英半球形或殼形陀螺儀在較大比例 尺，例如30mm時，具有優(yōu)化的噪聲和漂移性能以及三維制造精度，但是這 種陀螺儀昂貴且制造耗時。微加工硅振動陀螺儀在更小的比例尺下具有更低 的損失和更好的漂移性能，但是在更小的比例尺下，敏感元件噪聲增大且機 械精度降低，因此利用傳統硅設計方案來說，對比例尺縮小存在極限。機械諧振器的傳統激光修整可以在某種程度上進一步改善機械精度。但是，這種 處理并不適合機械間隙狹窄、分辨率有限、最終調諧過程需要較大靜電偏置 調節(jié)的微型陀螺儀。
最近， 一些平面諧振陀螺設備已經研制出來(諸如碟形諧振陀螺儀)， 這些設備通過激勵并感知基本上實心平面諧振器面內振動模來操作。通過在 更容易制造和封裝的緊湊封裝件內獲得更大的驅動和感知面積，這些平面諧 振器相對于諸如半球形或殼形諧振器的設計方案而言，性能得到改善。例如，
參見2005年授予Shcheglov等人、題為"INTEGRAL RESONATOR GYROSCOPE，，的美國專利6，944，931以及2006年5月9日授予Shcheglov等 人、題為"ISOLATED PLANAR GYROSCOPE WITH INTEGRAL RADIAL SENSING AND ACUTATION"的美國專利7,043,163。
鑒于前述內容，本領域需要小型、廉價、能夠制造的平面陀螺儀，且其 對于導航和航天飛機凈載量指示以及其他應用具有改善的性能。為此，需要 一種操作這種陀螺儀來改善其性能的系統和方法。

發(fā)明內容
本文公開了操作平面諧振式陀螺儀以改善性能。高質量平面諧振器具有 用于慣性速率感知的隔離退化振動成對?；蛘卟罘殖蓪δ＃捅患畈a生 速率感知誤差的其他寄生振動模。平面諧振陀螺儀，諸如碟形諧振陀螺儀，
具有諧振器，該諧振器具有延伸的垂直和水平表面，用作電容電極，這種平 面諧振陀螺儀可以操作來衰減一個或多個面內和面外寄生振動模。這些電極 在靠近諧振器寄生模波腹點的地方布置成不同的驅動和感知電極組。對于面 內寄生?；蚬材Ｗ畹皖l率來說，電極組可以包括諧振器中夾安裝點相對兩側 上的一對相反的電極。該對電極其中之一因而靠近共模的正波腹點，而該對 電極中的第二個電極靠近負波腹點。用于速率感知的面內差分?？梢跃哂锌?近每個電極的波腹點，但是它們的極性總是相同。驅動差分信號施加在相反 的一對驅動電極上，并且在相反的一對感知電極之間確定感知差分信號。因 此，針對共模的差分信號優(yōu)選用于操作該陀螺儀，主動衰減寄生共模，以便 不會對用于慣性速率感知的振動的兩個差分模帶來衰減或干擾，施加在這組 差分驅動電極上的反饋控制信號建立在該感知差分信號的基礎上。因此，在 操作該陀螺儀時，通過模擬運算放大器或數字反饋裝置施加主動衰減，可以衰減面內寄生模。
本發(fā)明的典型方法實施方式包括對平面諧振器的操作，該方法包括步 驟利用平面諧振器附近設置地靠近平面諧振器寄生振動模一個或多個波腹 點的多個電容電極中的一個或多個感知電極感知平面諧振器寄生振動模的
幅值；產生與該寄生振動模幅值成比例的電壓；和向在平面諧振器附近設置 地靠近平面諧振器寄生振動模一個或多個波腹點的多個電容電極中的至少 一個或多個驅動電極施加由該成比例電壓產生的驅動電壓，從而衰減該寄生 模。所述平面諧振器可以包括碟形諧振器。此外，該碟形諧振器可以包括中 央安裝并圓周開槽的碟盤，而所述多個電容電極包括位于該碟形諧振器內的 嵌入式電極。所述一個或多個感知電極可以圍繞該碟形諧振器設置在所述一 個或多個驅動電極的周圍。通常，平面諧振器作為陀螺儀操作，測量平面諧 振器的旋轉。可以利用模擬或數字控制電路產生的比例電壓來進行諧振器控 制。施加驅動電壓可以包括利用寬帶DC電容感知裝置來主動控制共模位置 和速度。
在一些實施方式中，所述一個或多個感知電極可以包括多個分隔開的感 知電極，以提供差分感知信號來感知寄生振動模的幅值。在這種情況下，平 面諧振器可以包括具有中央安裝點的碟形諧振器，且感知寄生振動模的所述 多個分隔感知電極在一個或多個內側感知電極和一個或多個外側感知電極 之間分隔開。
類似地，本發(fā)明的傳感器實施方式包括平面諧振器和位于該平面諧振器 附近并靠近平面諧振器寄生振動模一個或多個波腹點的多個電容電極。所述 多個電容電極可以包括用來感知平面諧振器寄生振動模幅值的一個或多個 感知電極。采用感知電路來產生與寄生振動模幅值成比例的電壓，并采用反 饋控制器向在平面諧振器附近設置地靠近平面諧振器寄生振動模一個或多 個波腹點的多個電容電極中的至少 一個或多個驅動電才及施加由所述成比例 的電壓產生的驅動電壓來衰減該寄生模。本發(fā)明的傳感器實施方式可以根據 文中所述操作平面諧振器的方法進一 步改動。
本發(fā)明進一步的實施方式可以包括操作平面諧振器的方法，該方法包括 步驟將至少一組驅動電極分成位于平面諧振器中央安裝點相對兩側上的一 對相反的驅動電極；將至少一組感知電極分成位于該平面諧振器中央安裝點 相對兩側上的一對相反的感知電極；確定所述驅動電極的所述一對相反的驅動電極之間的驅動差分信號；確定所述感知電極的所述一對相反的感知電極
之間的感知差分信號；和根據所述驅動差分信號和所述感知差分信號向所述
該組驅動電極施加反饋控制信號。所述平面諧振器可以是碟形諧振器，并可 以作為陀螺儀操作來測量平面諧振器的旋轉。選定用于寄生模衰減的電極可
以組合來產生感知和驅動信號，以便用于速率感知的差分模或Coriolis模既 觀測不到也無法控制。
向所述該組驅動電極施加反饋控制信號可以包括主動衰減所述平面諧 振器的至少一個寄生振動模。主動衰減該平面諧振器的至少一個寄生振動模 可以利用施加到感知差分信號的比例控制器來實施。例如，如果利用一對連 接到嵌入式差分感知電極的跨阻抗放大器感知該諧振器的運動，然后讓輸出 電壓差分信號與該諧振器速度成比例，并且利用固定的負反饋增益對相應的 差分控制電極形成電壓驅動。所述比例控制器可以利用模擬或數字控制電路 來實施。
在一些實施方式中，第一組驅動電極可以沿著平面諧振器第一振動模的 第一軸線設置，而第一組感知電極設置地與該第一軸線正交。施加反饋控制 信號包括驅動并感知該第一振動模。此外，第二組驅動電極可以沿著所述平 面諧振器第二振動模的第二軸線設置，而第二組感知電極設置地與該第二軸 線正交。施加反饋控制信號包括驅動并感知該第二振動模。
在一些實施方式中，施加反饋控制信號還可以包括在寄生模頻率周圍對 所述信號進行第一窄帶濾波，以防止因對寄生模運動敏感的差分電極存在不 平衡而對用于速率感知的Coriolis模造成干擾?？梢赃x擇的是，平面諧振器 附近位于寄生振動模波腹點處的一個或多個電極連接但不形成差分電極對， 從而產生與波腹點運動成比例的信號，所述的一個或多個電極連同窄帶濾波 足夠控制平面諧振器來主動衰減寄生模而不會千擾速率感知。
平面諧振器諸如碟形諧振器，具有延伸的垂直和水平表面，允許采用眾 多的其他電極布置主動衰減寄生模。例如，靠近垂直環(huán)圈表面、不用作速率 感知電極的單獨的嵌入式電極可以用于衰減面內寄生模，或者置于該環(huán)圈以
諧振器的第 一軸線模和兩個第 一擺動模。
類似地，本發(fā)明的另一種傳感器實施方式包括平面諧振器，該諧振器具 有至少一組驅動電極和至少一組感知電極和控制電路，所述該組驅動電極分隔成位于平面諧振器中央安裝點相對兩側上的一對相反的驅動電極，并且所 述該組感知電極分隔成位于所述平面諧振器中央安裝點相對兩側上的一對 相反的感知電極，所述控制電路用于確定所述驅動電極中的所述一對相反的 驅動電極之間的驅動差分信號，確定所述感知電極中的所述一對相反的感知 電極之間的感知差分信號，并根據所述感知差分信號向所述該組驅動電極施 加反饋控制信號。本發(fā)明另外的傳感器實施方式可以根據文中所述用于操作 平面諧振器的方法進 一 步改動。


現在參照附圖討論，其中類似的附圖標記始終代表相應的部件
圖1A描述了用于陀螺儀或慣性傳感器的隔離諧振器的示意頂視圖，該
諧振器可以按照本發(fā)明的實施方式進行操作；
圖1B描述了圖1A所示示例平面諧振陀螺儀的側視圖1C示出了用于根據本發(fā)明的實施方式操作的示例平面諧振器結構的
圖案；
圖1D示出了用于該示例諧振器第一差分模的操作的傳統電極；
圖2A示出了示例碟形諧振陀螺儀的操作原理；
圖2B示出了示例碟形諧振陀螺儀的第一面內、差分、退化振動模；
圖3A和3B示出了質心移動時的兩個第一面內、差分、退化振動模；
圖4A和4B示出了質心不移動時的兩個第一面內、差分、退化振動模；
圖5示出了在普通差分模操作下使用感知和控制電極的模型；
圖6A示出了在本發(fā)明的操作下使用延伸的感知和控制電極的示例模
型；
圖6B示出了在本發(fā)明的操作下使用感知和控制電極的第二示例模； 圖6C是用于本發(fā)明的實施方式的示例控制電路示意圖； 圖7是根據本發(fā)明操作平面諧振器的示例方法的流程圖。
具體實施方式
1.概述
在以下優(yōu)選實施方式的說明中，參照附圖進行討論，附圖構成優(yōu)選實施 方式的一部分，并且在附圖中借助示例示出了一種具體實施方式
，可以在該實施方式中實現本發(fā)明。應該理解，在不背離本發(fā)明的范圍的基礎上，可以 采用其他實施方式或者可以進行結構變動。
如前所述，采用較短的實心柱狀諧振器或者具有明顯可用內部諧振腔、 允許包含明顯更多感知裝置以測量期望的諧振器內部運動的碟盤，本發(fā)明的 實施方式可以應用于支撐在中央剛性桿上、感知能力顯著提高的平面諧振 器。使用平面元件，諸如碟盤，而非殼體或環(huán)圏，形成顯著的頂部和底部表 面積以及用來安裝其他傳感器的大型內部空間。碟盤像柱狀殼體那樣提供了 同樣有利的徑向模。
本發(fā)明的實施方式一般描述一種隔離的平面振動陀螺儀。 一般來說，本 發(fā)明的實施方式采用嵌入式感知和促動方式，提供平面微加工硅陀螺儀，該 陀螺儀具有期望的具備有單一中央節(jié)點支撐件的軸對稱諧振器、集成式(和
分布式)檢驗質塊(proof mass)以及撓性懸架以及總面積較大的延伸電容 電極。具有優(yōu)勢的是，本發(fā)明的整個諧振器、嵌入式電極以及集成殼體壁可 以用單一硅晶片制作。
硅環(huán)諧振器(例如，美國專利6,282,958 )缺乏大面積內部電容傳感器和 促動器，需要撓性支撐梁。其他石英半球形諧振陀螺儀是三維形狀的，所以 它們無法進行微加工并且不能設置嵌入式電極。雖然柱臺質塊型諧振陀螺儀 相對其他設計方案而言，具有較高的角度增益、面積較大的感知元件以及優(yōu) 良的噪聲性能，但是它們無法獲得單一 中央節(jié)點支撐件的優(yōu)化諧振隔離特 性，并且通常采用單獨組裝的柱臺檢驗質塊。此外，對于單獨柱臺檢驗質塊 諧振陀螺儀或面外陀螺儀來說，無法像本發(fā)明那樣實現更好的熱學和振動性 能所希望的集成制造、完全差分的嵌入式電極。
環(huán)形陀螺儀的主要問題在于細環(huán)周圍所固有的傳感器面積較小以及支 撐梁的撓性和相互影響。三維半球形陀螺儀具有用于大面積電容感知裝置的 較高側部，但還是需要組裝單獨的周邊電極柱或電極杯用于感知和激勵。帶 有中央支撐件和周邊電極的高柱也面臨這個問題。帶有中央支撐件和壓電和 /或電磁導線傳感器和促動器的短實心柱或碟盤解決了非嵌入式傳感器面積 較'J 、的問題，其中的壓電和/或電磁導線傳感器和促動器安裝在碟盤的頂表面 和底表面。然而，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是在以下所述的示例實施方式中所 示的開設多個凹槽的碟盤諧振器。
2,示例平面諧振陀螺儀圖1A示出了用于陀螺儀或慣性傳感器的隔離諧振器的示意頂視圖，該 隔離諧振器根據本發(fā)明的實施方式操作。該陀螺儀包括特別的平面諧振器
100,該諧振器由剛性中央支撐件106支撐并設計用于面內振動。在實施方 式示例中，諧振器100包括碟盤，該碟盤包括由同心圓周節(jié)段104A-104E形 成的多條凹槽，例如116A-116D (總稱為116)。圓周節(jié)段104A-104E由徑 向節(jié)段102A-102E支撐。該諧振器的總體直徑可以根據性能需求而改變。例 如，直徑16mm的諧振器可以提供相對較高的機加工精度和較低的噪聲。進 一步改進該諧振器可以在顯著降低成本的情況下獲得直徑僅4mm的諧振 器。
圖1B示出了組裝到基板112上的本發(fā)明的示例隔離諧振器100。中央 支撐件106將諧振器100支撐在基板112上。諧振器100中的至少一些凹槽 116為嵌入式電極108A-108D提供通道，這些電極也支撐在基板112上的支 柱114上。電極108A-108D與諧振器100的至少一些圓周節(jié)段104A-104|E 形成電容間隙110A-110H (外側間隙IIOA、 IIOC、 IIOF和110H以及內側 間隙110B、 IIOD、 110E和110G)。所述電極108A-108D用于徑向激勵諧振 器100以及感知諧振器100的運動。為了便于工作，每個電極108A-108D分 成多個分開的元件以改善諧振器控制和感知效果。例如，如圖所示，環(huán)形電 極108B可以分成兩個或更多個元件，至少一個通過外側間隙IIOC發(fā)生作用， 而至少一個通過內側間隙IIOD發(fā)生作用。通過單獨激勵所述元件，在諧振 器100的電極108B位置產生偏置反應，從而在該諧振器內引起振動，。
一般來說，激勵電極108B、 108C設置地較之電極108A、 108D(即， 諧振器100的外側凹槽內)更靠近中央支撐件106 (即，諧振器100的內側 凹槽內)，以改善感知效果。但是，激勵和感知電極108A-108D的布置和分 布可以根據需要而改變。在另外的實施方式中，還可以使用額外的電極來偏 置諧振器100,以提供靜電調諧或者微調非均勻性。這種偏置電極還可以包 括多個單獨的元件作為激勵和感知電極。
一個或多個額外的電極140、 142可以設置在平面諧振器100附近。雖 然電極140、 142在圖中示為位于平面諧振器100上方或下方的單一元件， 但是每個電極可以包括多個可以獨立控制的不同元件。上電極140可以設置 在收納諧振器的殼體的內表面上，而下電極142可以設置在基板112上。下 電極142限制于嵌入式電極108A-108D和剛性中央支撐件106之間的可用面積。額外的電極140、 142可以用來改善平面諧振器100的控制。所述電容 電極140、 142可以用于軸向加速度或角加速度測量，以及主動衰減碟盤諧 振陀螺儀的軸向模和搖擺模。
平面諧振器IOO的操作，例如作為陀螺儀的一部分，將在以下的段落中 說明。 一般來說，各種電極(嵌入諧振器或它附近的電極)利用耦接到每個 電極的控制電路144驅動平面諧振器的振動模以及感知這些模對諧振器運動 的反應。本領域技術人員根據本文的教導，容易開發(fā)出控制電路144的設計 方案。
圖1C示出了用于本發(fā)明示例平面諧振器100的圖案120。圖案120采 用大量同心交織圓周凹槽122。 一些凹槽，例如122A-122E較寬，以容納多 元件電極。例如，兩個較寬的外環(huán)凹槽122A、 122B用于感知電極，而三個 較寬的內環(huán)凹槽用于驅動電極。剩下的凹槽122可以用來結構性地調諧諧振 器100(例如，降低頻率)和/或可以由偏置電極占據，這些偏置電極用于在 操作中主動偏置該諧振器。圖中示出了諧振器以及模型軸線124，并且諧振 器的操作識別它們，因為圖案120是對稱的。
雖然示例諧振器IOO顯示為碟盤，但是使用內部感知和促動方式的其他 平面幾何形狀也可以適用本發(fā)明的原理。此外，進一步來說，希望采用單一 中央支撐件106，提供完全隔離的諧振器，但是采用一個或多個額外安裝支
撐件的其他安裝配置也是可行的。
正如以上所述，諧振器100內采用的中央支撐的實心柱體或碟盤具有兩 個適合Coriolis感知的退化面內徑向模，但是頻率非常高(高于100KHz), 并且徑向電容感知區(qū)域隨著柱體高度或碟盤厚度遞減。但是，多凹槽碟盤諧 振器IOO,如圖1A和1B所示，克服了這些問題。通過在柱體或碟盤上蝕刻 多條環(huán)形凹槽，帶來兩種直接效果適合低頻(小于50KHz) Coriolis感知 的兩個退化模以及較大的感知、偏置和驅動電容。低頻來源于凹槽提供的徑 向依從性增大。較大的感知、偏置和驅動電容是機加工在諧振器上的大量凹 槽帶來的結果。
圖1D示出了圖1C所示諧振器第一差分模的傳統電極操作。與圖案120 的諧振器IOO—起操作的電極136在左側圖形中示出。使用了 4組電極124, 圍繞該圖案的圓周每個間隔90。。負激勵元件126和正激勵元件128,即電 極的成對元件，受到驅動以激勵諧振器100。所述成對元件126、 128共享凹槽，負元件126位于外側位置而正元件128位于內側位置。還要注意，如圖
所示， 一些成對元件與其他不同的成對電極共享公用凹槽，表明多個可單獨 操作的電極能共享公用諧振凹槽。感知電極設置在較大的徑向位置，包括負
感知元件130和正感知元件132,它們一起提供與諧振器IOO運動有關的輸 出信息。
凹槽116、 122之間可以采用均勻徑向間隔，^f旦是也可以采用其他類型 的間隔，只要能保持適合Coriolis感知的兩個退化徑向模即可。此外，在進 一步的實施方式中， 一些或者全部節(jié)段104A-104E可以額外開槽，以使單道 節(jié)段進一步分成包括多個平行節(jié)段的復合節(jié)段。有選擇地使用這種復合節(jié)段 可以用來調節(jié)諧振器的頻率，以及消除漂移性能方面的有害熱彈性效應，因 為在諧振器操作過程中，所述節(jié)段受壓力。 一般來說，增加凹槽形成復合圓 周節(jié)段將降低諧振頻率。多個凹槽還可以緩解機加工誤差的影響。雖然這種 復合節(jié)段優(yōu)選應用于圓周節(jié)段104A-104E,但是該技術也可以應用于徑向節(jié) 段102A-102E或者其他諧振圖案中具備其他節(jié)段的其他設計方案。
采用所述的面內(in-plane )設計，本發(fā)明的實施方式相對于面外 (out-of-plane )陀螺儀獲得了眾多優(yōu)勢。例如，中央支撐件結合部不承受振 動載荷，消除了任何的摩擦可能性以及錨定損失變化。此外，經由凹槽實現 了諧振器和電極的同時光刻加工。此外，徑向電極電容可以總和起來消除振 動整流(Vibrationrectification)并且軸向振動不會將電容改變到第一級。模 型對稱性也主要由光刻對稱性決定，而不是像其他設計方案那樣由晶片厚度 決定。實現了感知電容(例如，從外側凹槽)和驅動電容(例如，從內側凹 槽)的隔離和優(yōu)化。本發(fā)明的實施方式還實現了幾何參數可以縮放的設計方 案，可以設計用于較小或較大的直徑和較薄或較厚的晶片。此外，本發(fā)明的 實施方式可以完全由寬度相同的凹槽限定，以滿足機加工的統一性和對稱 性。本發(fā)明的實施方式還可以適應產生頻率分裂的硅晶體各向異性。例如， 可以使用<111>硅晶片和/或寬度可變的凹槽。
如上所述，由于振動頻率接近熱松弛諧振，所以較高的熱彈性衰減會導 致諧振衰退期較短和陀螺漂移較大。但是，凹槽徑向間隔可以調節(jié)，以限定 優(yōu)化的波束寬度(beamwidth),并且可以在凹槽之間額外蝕刻許多凹槽，以 限定電極間隙，從而進一步減'J、振動波束寬度。
3.平面諧振陀螺儀的操作本發(fā)明的實施方式指導 一種操作平面諧振陀螺儀的新技術，用來獲取改 進的性能。可以通過比較操作平面諧振陀螺儀的原始技術與本發(fā)明的技術來 說明該技術。本發(fā)明的實施方式在下文中參照碟形諧振陀螺儀進行說明。但 是，本發(fā)明的實施方式并不限于碟形諧振陀螺儀。本領域技術人員知道，本 發(fā)明的實施方式類似地適用于采用原理相同的其他平面諧振器的陀螺儀的 操作。
圖2A示出了操作原理，而圖2B示出了示例碟形諧振陀螺儀(諸如圖 1A-1C所述)的第一面內、差分、退化振動才莫。該才莫為橢圓形，并且相對于 碟形諧振器202的剛性中央支撐件沒有反應。這種模以固定振動幅值激勵， 并且當慣性旋轉如圖2A所示施加時，其進動可以經由嵌入互聯的環(huán)或靠近 該環(huán)的分段電容電極來觀測，所述的互聯環(huán)包括碟形諧振器202結構。進動 量是慣性旋轉精確的幾何限定分量。在所示例子中，在碟形諧振器202的殼 體旋轉之前，在第一位置200A示出了駐波振動圖案。當固定到中央支撐的 碟形諧振器202的所述殼體如圖所示轉過90度時，進動將駐波振動圖案偏 移到第二位置200B (在本例中，沿著順時針方向大約為36度)。圖2B所示 的示例碟形諧振模型的第一面內、差分、退化振動模展現出的Coriolis耦合 機械角度增益約為k=0.4。用于感知和控制的相鄰電極節(jié)段在圖2B所示的環(huán) 形結構模型上示出。
一般來說，振動陀螺儀主動控制至少一個振動Coriolis模，從而以恒定 幅值振動?？梢灾鲃悠仁垢浇牡诙敵鯟oriolis模為零幅值或者允許其自 由振動，目的是感知由第一模振動與沿著垂直于振動平面的軸線的輸入慣性 速率相結合所引起的Coriolis力。將幅值重新平衡為零的閉環(huán)力或者開環(huán)進 動是輸入慣性速率的指標。
現在越來越需要更高性能的振動陀螺儀，該陀螺儀驅動更高質量和/或衰 減更輕微的振動，以避免因衰減不均衡出現錯誤的Coriolis速率指標。對稱 的中央支撐的碟形諧振陀螺儀本身提供高質量的振動模，特別是帶有隔熱材 質的mm級硅諧振器，或者帶有絕熱材質的cm級熔凝二氧化硅諧振器。但 是，在具備更高的機械質量的情況下，當前振動操作方法的難點在于振動的 寄生模衰減不足，并很可能強烈地耦合到外部振動或加速度。
圖3A和3B示出了質心運動時的兩個第一面內退化振動模。它們是示 例碟形諧振器的共模，并且代表示例的一對寄生模。原理模型軸線分開大約90度。殼體橫向加速度可以直接激勵這些模。這種模與差分模形成對照。
圖4A和4B示出了質心不運動時的兩個第一面內退化振動模。它們是
用于示例碟形諧振器的差分模，并且代表了一對退化模。這些模被共同控制 和感知，用于振動陀螺儀的操作，并且不能被殼體加速度所激勵。原理模型
軸線分開大約45度。
對于高性能陀螺儀來說，可以由主Coriolis模讀取電子件檢測到寄生模 的輕微衰減的運動，并導致速率噪聲和漂移增大。因此，對于高性能振動陀 螺儀來說，希望主動衰減或控制這種寄生模。圖中示出通過進一步分隔示例 碟形諧振器的電容驅動電極和感知電極，以使在每種寄生模(例如，圖3A 和3B所示的模)的波腹點處存在可分的感知電極和控制電極，可以衰減或 控制寄生模。
圖5示出了模型500,感知和控制電極用于常用操作。該有限元分析模 型500包括2440個節(jié)點，說明示例碟形諧振器的內環(huán)，根據附近的感知或 驅動電極標記出節(jié)段。圖5所示的8個電容感知電極節(jié)段或電極組導線連接 成4對電容Slp、 Sln、 S2p、 S2n,就像用于碟形諧振陀螺儀的普通操作那 樣。在這種情況下，平面諧振器中央安裝點相對兩側上每一對相反的感知電 極都不差分，這些成對電極電氣耦接。類似地，控制電極節(jié)段或電極組導線 連接成4對電容Dlp、 Dln、 D2p、 D2n。這里還是一樣，平面諧振器中央 安裝點相對兩側上每一對相反的驅動電極都不差分。注意，這些電極可以通 過設置在支撐碟形諧振器的基板上的導電圖案進行導線連接，該導電圖案連 接到控制電路(例如，如圖1B示意性地示出)。諧振器模型不同區(qū)域內的感 知和驅動電極由"*，，或"+，，表示，并且在圖5中標出Slp、 Sln、 S2p、 S2n、 Dlp、 Dln、 D2p、 D2n。
這種碟形諧振器結構可以偏置到電壓VGB,而且4個視為地線的跨阻 抗電容感知緩沖器可以用來測量電荷以得出輸出電壓VSlp、 VSln、 VS2p、 VS2n。對于參照確定的軸線1和2感知和控制兩個第一面內差分模來說，參
數可以如下這樣定義
VSl=VSlp-VSln ( 1 )
VS2=VS2p-VS2n ( 2 )
VDlp=-VDln=VDl ( 3 )
VD2p=-VD2n=VD2 ( 4 )這種Coriolis傳感器接口在2002年10月22日授予Challoner等的美國 專利6，467，346中有述。與此對照，本發(fā)明的實施方式感知并衰減寄生模， 并且可以采用分隔成對的驅動和感知電極的方法，并利用每一對電極之間的 差分信號來改善對陀螺儀的控制并且提高性能，正如下述。
圖6A示出了示例模型600,感知和控制電極用在本發(fā)明提出的搡作中。 有限元分析模型600包括2056個節(jié)點，用于說明示例碟形諧振器的內環(huán)， 根據附近的感知或驅動電極標記出節(jié)段。這里，成對電極被分隔成電氣上相 區(qū)分的"a"和"b"元件。對于感知并控制以主動衰減兩個第一面內共;f莫而 言，掩碼導線可以從圖5所示進行改變，以便保留通往全部8個電容感知電 極(4對相反的電極)的不同路徑Slpa、 Slpb、 Slna、 Slnb, S2pa、 S2pb、 S2na、 S2nb。類似地，也保留通往驅動電才及Dlpa、 Dlpb、 Dlna、 Dlnb、 D2pa、 D2pb、 D2na、 D2nb。
該碟形諧振器結構可以偏置到電壓VGB，并且視為地線的8個跨阻抗 電容感知緩沖器可以用來測量電荷，以得出輸出電壓VSlpa、 VS2pb、 VSlna、 VSlnb、 VS2pa、 VS2pb、 VS2na和VS2nb。采用8個跨阻抗電容感知緩沖器 (也稱為跨阻抗放大器)，可以限定成對電極之間的以下差分信號。在一個 示例中可以采用類似于美國專利6,467,346所述的^^口 ，
VS1 ，=VS lpa-VSlpb+VS2pa-VS2pb ( 5 )
VS2，=VSlna-VSlnb+VS2na-VS2nb (6) VDlpa二VDlpb=VD2pa=-VD2pb=VDl， ( 7 )
VD2na=-VD1 nb=VD2na=-VD2nb=VD2 ， ( 8 )
以提供完整的共?？捎^測性以及控制，同時，通過定義以下信號，可以 保持完整的差分?？捎^測性和控制。
VSl=VSlpa+VSlpb-VSlna-VSlnb ( 9 )
VS2=VS2pa+VS2pb-VS2na-VS2nb (10) VDlpa=VDlpb=-VDlna=-VDlnb=VDl ( 11 )
VD2pa=VD2pb=-VD2na=-VD2nb=VD2 ( 12 )
可以利用成對的波腹點感知和控制電容信號VSl'、 VD1，和VS2'、 VD2， 來實施主動衰減，衰減每一個寄生面內共模。利用以下示例控制規(guī)則，可以 利用模擬運算放大器或數字反饋裝置來筒單地應用主動衰減。 VD1'=-K*VD， (13)VD2，=-K*VD2， (14)
可以選擇反饋增益來限定衰減時間常數?？缱杩狗糯笃餍盘柵c模型速度
成比例，所以這種簡單的比例電容力反饋就足夠了 。
也可以采用其他電容運動傳感器，諸如高阻抗電壓跟隨器或者自舉緩沖
器來替換跨阻抗放大器。也可以采用以寄生模頻率為中心的窄帶濾波器與反
饋增益裝置K串聯，防止因提供寄生共模衰減所用的差分電極輕微不匹配而 對差分模感知頻率帶來干擾。
平面諧振器附近的電容電極，例如碟形諧振陀螺儀互聯環(huán)以上和/或以下 的電極，也可以用來主動衰減碟形諧振陀螺儀的軸向模和擺動模。
圖6B示出了第二示例模型620,感知和控制電極用在本發(fā)明提出的操 作中。在這種情況下，在模型620中描述了示例的直徑8mm碟形諧振器的 多個互聯環(huán)。為了清晰未示出各個嵌入式電極，但是為每個八分圓指定了所 產生的感知和驅動電才及，并且在以下有說明。
典型的DRG分段電極與圖1D所示一樣，并且諧振器碟盤的多個互聯 環(huán)與圖1C所示一樣。每個八分圓的感知和驅動電極嵌入圓周凹槽中，并且 每個電極進一步分成內側節(jié)段和外側節(jié)段(正如參照圖1D所述)。為了清晰 起見，在圖6B中未示出嵌入式電極。在圖6B中，分別以相鄰環(huán)節(jié)段上的 "+，，和" ，，表示內側電極和外側電極。圖6B中的每個電極可以根據以下 編碼來引用。"s，，表示感知電極，而"d，，表示驅動電極。奇數1、 3、 5和 7表示有關第一軸線及其正交軸線的電極組。類似地，偶數2、 4、 6和8 表示有關第二軸線及其正交軸線的電極組。作為示例，有關第一軸線一側的 感知電極標記為用于外側感知電極622的"Clso";和用于內側感知電極624 的"Clsi"。有關第一軸線同一側的驅動電極是用于外側驅動電極626的 "Cldo"和用于內側驅動電極的"Cldi"。每個八分圓內的每個電極類似地 標記。("C，，表示電容，適用于所有電極。)每個八分圓的內側和外側電極 電氣連接，形成內側感知和驅動電容與外側感知和驅動電容。環(huán)相對于外側 電極的向外的運動(相對于相鄰的環(huán)節(jié)段向外)將形成更小的間隙，因此增 大外側電容。應該注意，諧振器周邊的感知電極設置在兩個凹槽中。這意味 著對于每個特定的感知電極示出了兩排。這種規(guī)則說明適用于以下的操作說 明和控制方程中。
為了像采用兩個退化差分模的陀螺儀一樣操作，用于兩個模的感知和驅動電容根據下述方程進行電氣連接:
CS1 p=C 1 so+C5so+C3 si+C7si CS ln=C 1 si+C5si+C3so+C7so CS2p=C2so+C6so+C4si+C8si CS2n=C2si+C6si+C4so+C8so CD lp=C 1 do+C5do+C3di+C7di CD ln=C 1 di+C5di+C3do+C7do CD2p=C2do+C6do+C4di+C8di CD2n=C2di+C6di+C4do+C8do
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
利用諧振器偏置電壓VGB和帶有反饋電阻Rf的跨阻抗放大器，然后可
以如下給出與感知電容有關的輸出感知電壓。
VSlp=-VGB*Rf=d ( CSlp ) /dt ( 23 )
VSl『-VGB氺Rf5(1 ( CSln ) /dt ( 24 )
VS2p^VGB氺RfM ( CS2p ) /dt ( 25 )
VS2n=-VGB*Rf=d ( CS2n) /dt ( 26 )
然后利用輸出感知電壓的組合，定義差分模感知信號VS1和VS2。 VSl=VSlp-VSln (27) VS2=VS2p-VS2n ( 28 )
為了產生與電壓VD1和VD2成比例的靜電驅動力來控制兩個差分模，
施加在驅動電容CDlp、 CDln、 CD2p、 CD2n上的電壓如下給出 VCD 1 p=-VCD 1 n=VD 1 ( 29 )
VCD2p=-VCD2n=VD2 ( 30 )
這種原始的電容互聯關系阻止直接觀測寄生共模。 在改變波腹點的電容導線互聯關系之后，可以利用圖6B中4個奇數八
分圓內的電極充分的感知并衰減兩種寄生共模。利用8個跨阻抗放大器，可
以感知并結合8個感知電容，以便能如下所述地獨立觀測兩個共模以及與第
一軸線對準的差分模
VClso=-VGB*Rf*d ( Clso ) /dt ( 31 )
VClsi;VGB^RfM ( Clsi) /dt ( 32 )
VC3so二-VGB沐RfM ( C3so ) /dt ( 33 )
VC3si=-VGB*RfM ( C3si) /dt ( 34 )VC5so;VGB承RPd ( C5so ) /dt ( 35 )
VC5si;VGB承RfM ( C5si) /dt (36)
VC7so=-VGB*RPd ( C7so ) /dt ( 37 )
VC7si=-VGB*RPd ( C7si) /dt ( 38 )
VSlp=VClso+VC5so+VC3si+VC7si ( 39 )
VSln=VClsi+VC5si+VC3so+VC7so ( 40 ) 用于第 一軸線的差分^^莫感知電壓由以下方程得出
VSl=VSlp-VSln (41 ) 為了產生與電壓VD1成比例的靜電驅動力來控制第一軸線差分模，則
施加在奇數驅動電容上的電壓如下給出
VC ldo=VC5do=VC3di=VC7di=VDl ( 42 )
VCldi=VC5di=VC3do=VC7do=-VDl ( 43 ) 第二軸線差分?？梢韵穹匠?15)至(30)所述的原始配置那樣感知和驅動。
為了感知并衰減兩個寄生共模，得出以下信號
VSlp，=VClso+VC5si (44)
VSln，=VClsi+VC5so ( 45 )
VS2p，=VC3so+VC7si ( 46 )
VS2n，=VC3si+VC7so ( 47 )
兩個共^t感知電壓由以下關系式給出
VSl，=VSlp，-VSln， (48)
VS2，=Vs2p，-VS2n， ( 49 ) 為了產生與電壓VD1，和VD2，成比例的靜電驅動力以控制兩個寄生共
模，以及產生與VD1成比例的靜電驅動力以控制第一軸線差分模，由以下
方程給出施加在奇數驅動電容上的電壓
VCldo=VDl，+VDl (50)
VCldi=-VDl，-VDl (51)
VC3do=VD2，-VDl ( 52 )
VC3di=-VD2，+VDl ( 53 )
VC5do=-VDl，+VDl (54)
VC5di=VDl，-VDl (55)VC7do=-VD2，-VDl (56)
VC7di=VD2，+VDl ( 57 ) 由于VS1，和VS2，與電容變化率或諧振器速度成比例，所以借助比例負 反饋而簡單地實現了對兩個寄生共模的主動衰減
VD1，=K*F (s) *VS1， (58)
VD2,=K*F ( s ) *VS2， ( 59 )
K是固定增益，而F (s)是任選的以共模頻率為中心的窄帶濾波器，該 濾波器可以用來阻止差分模頻率下的任何反饋。
圖6C是用于本發(fā)明如圖6B所公開的實施方式的示例控制電路640的 示意圖。圖中示出了用于寄生模衰減的碟形諧振器642、電極644、 646和電 路640布置的簡化視圖，其中僅示出了碟形諧振器642的兩個諧振器環(huán)以及 寄生模偏轉情況。僅示出了感知電極646的一個外側感知電容Clsi和驅動 電極644的一個外側驅動電容Cldi。其他感知和驅動電極可以增添并電氣連 接，如圖6B的示例所述。感知電極646位于中央安裝的碟形諧振器642的 驅動電極644周圍。偏置電壓648 ( VGB )施加在諧振器642上。感知電極 646耦接到跨阻抗放大器650，其通過Rf反饋電阻652產生輸出感知電壓
vsr。在該簡化結構中，輸出感知電壓vsr利用比例負反^t基本上可以直
接施加到驅動電極644上。固定增益放大器654可以用來提供比例負反饋。 任選的，以共模頻率為中心的窄帶濾波器656可以包括在內，以使差分模頻 率下的反饋最小。
此外，本領域技術人員可以明白，可以類似地應用于本發(fā)明實施方式中 的示例數字陀螺控制電子件可以參見2005年7月5日授予M，Closkey等人 的美國專利6,915,215。
圖7是操作本發(fā)明諧振器的示例方法的流程圖。方法700從利用在平面 諧振器附近設置地靠近該平面諧振器寄生振動模一個或多個波腹點的多個 電容電極中的一個或多個感知電極來感知所述平面諧振器寄生振動模幅值 的操作702開始。接下在，在操作704中，產生與所述寄生振動模幅值成比 例的電壓。最后，在操作706中，向在平面諧振器附近設置地靠近該平面諧 振器寄生振動模一個或多個波腹點的多個電容電極中的至少一個或多個驅 動電極施加由該成比例電壓產生的驅動電壓，從而衰減所述寄生模。該基本 方法700可以如上所述進一步改動，例如實現主動衰減和/或位置反^t赍。為了圖示和說明的目的，對本發(fā)明優(yōu)選實施方式進行了前述說明。本意 并非窮舉或者將本發(fā)明精確地限制于公開的內容。根據上述教導，可以進行
許多改型和變化。本意在于表明本發(fā)明的范圍并非由該具體實施方式
來限 定，而是由附帶的權利要求書限定。上述說明、示例和數據為本發(fā)明的制作 和使用提供了完整的說明。當然，在不脫離后附權利要求書的范圍的情況下， 可以制作本發(fā)明的各種實施方式。
權利要求
1.一種操作平面諧振器的方法，包括步驟利用在平面諧振器附近設置地靠近該平面諧振器寄生振動模一個或多個波腹點的多個電容電極中的一個或多個感知電極來感知所述平面諧振器寄生振動模的幅值；產生與該寄生振動模的幅值成比例的電壓；和向在該平面諧振器附近設置地靠近該平面諧振器寄生振動模的所述一個或多個波腹點的所述多個電容電極中的至少一個或多個驅動電極施加由所述成比例的電壓產生的驅動電壓，從而衰減所述寄生振動模。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述平面諧振器包括碟形 諧振器。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述碟形諧振器包括中央 安裝且圓周開槽的碟盤，而所述多個電容電極包括位于所述碟形諧振器內的 嵌入式電極。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述一個或多個感知電極 位于圍繞所述平面諧振器的所述一個或多個驅動電極的周圍。
5. 如權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述平面諧振器 作為陀螺儀操作，來測量所述平面諧振器的旋轉。
6. 如權利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述一個或多個 感知電極包括多個分隔開的感知電極，從而提供差分感知信號來感知所述寄 生振動模的幅值。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述平面諧振器包括具有 中央安裝點的碟形諧振器，并且感知所述寄生振動模的幅值的所述多個分隔 開的感知電極在 一 個或多個內側感知電極和 一 個或多個外側感知電極之間 分隔開。
8. 如權利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于，所述成比例的電 壓由模擬控制電路產生。
9. 如權利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于，所述成比例的電 壓由數字控制電路產生。
10. 如權利要求l-9任一項所述的方法，其特征在于，施加驅動電壓包括利用寬帶DC電容感知方式主動控制共模位置和速度。
11. 一種傳感器，包括 平面諧振器；多個電容電極，其設置在所述平面諧振器附近，靠近所述平面諧振器寄 生振動模一個或多個波腹點，所述多個電容電極包括用于感知所述平面諧振 器寄生振動模的幅值的一個或多個感知電極；感知電路，其用于產生與所述寄生振動模的幅值成比例的電壓；和 反饋控制器，其向在該平面諧振器附近設置地靠近該平面諧振器寄生振 動^t的所述一個或多個波腹點的所述多個電容電極中的至少 一個或多個驅 動電極施加由所述成比例的電壓產生的驅動電壓，從而衰減所述寄生振動 模。
12. 如權利要求11所述的傳感器，其特征在于，所述平面諧振器包括 碟形諧振器。
13. 如權利要求12所述的傳感器，其特征在于，所述碟形諧振器包括 中央安裝且圓周開槽的碟盤，而所述多個電容電極包括位于所述碟形諧振器 內的嵌入式電極。
14. 如;^又利要求13所述的傳感器，其特征在于，所述一個或多個感知 電極位于圍繞所述平面諧振器的所述一個或多個驅動電極的周圍。
15. 如權利要求11-14任一項所述的傳感器，其特征在于，所述平面諧 振器作為陀螺儀操作，來測量所述平面諧振器的旋轉。
16. 如權利要求11-15任一項所述的傳感器，其特征在于，所述一個或 多個感知電極包括多個分隔開的感知電極，從而提供差分感知信號來感知所 述寄生振動模的幅值。
17. 如權利要求16所述的傳感器，其特征在于，所述平面諧振器包括 具有中央安裝點的碟形諧振器，并且感知所述寄生振動模的幅值的所述多個 分隔開的感知電極在一個或多個內側感知電極和一個或多個外側感知電極 之間分隔開。
18. 如權利要求11-17任一項所述的傳感器，其特征在于，所述成比例 的電壓由模擬控制電路產生。
19. 如權利要求11-17任一項所述的傳感器，其特征在于，所述成比例 的電壓由數字控制電路產生。
20. 如權利要求11-19任一項所述的傳感器，其特征在于，施加驅動電 壓包括利用寬帶DC電容感知方式主動控制共模位置和速度。
21. —種陀螺4義，包括用于感知旋轉的平面諧振裝置，其具有至少一組驅動電極，所述驅動電 極分隔成位于平面諧振器中央安裝點相對兩側上的一對相反的驅動電極；和 至少一組感知電極，所述感知電極分隔成位于平面諧振器中央安裝點相對兩 側上的一對相反的感知電^1;和控制電路裝置，用于確定所述驅動電極的一對相反的驅動電極之間的驅 動差分信號，確定所述感知電極的一對相反的感知電極之間的感知差分信 號，并且根據所述驅動差分信號和感知差分信號向所述一組驅動電極施加反 饋控制信號。
全文摘要
一種操作平面諧振器的方法。公開了操作具有面內寄生振動模的平面諧振陀螺儀以改善性能。平面諧振陀螺儀，諸如碟形諧振陀螺儀，可以利用嵌入式電極操作。所述嵌入式電極可以設置在所述平面諧振器附近，并靠近寄生振動模的一個或多個波腹點。感知到寄生模幅值施加在用于操作該陀螺儀的差分信號中。用于衰減寄生模的反饋控制器向設置在所述平面諧振器寄生模一個或多個波腹點附近的一個或多個驅動電極施加由所述成比例的電壓產生的驅動電壓。因此，在操作陀螺儀時，通過模擬運算放大器或數字反饋裝置施加主動衰減，可以衰減面內寄生模。
文檔編號G01C19/56GK101542234SQ200780042096
公開日2009年9月23日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權日2006年12月22日
發(fā)明者多里安·A·查洛納, 戴維·惠蘭 申請人:波音公司