專利名稱：?jiǎn)谓Y(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微機(jī)電陀螺儀，尤其涉及一種具有解耦特性的單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀，屬于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微機(jī)電陀螺儀是基于微機(jī)電系統(tǒng)的慣性器件，可用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的角速度。和傳統(tǒng)陀螺儀相比，微機(jī)電陀螺儀具有體積小，質(zhì)量輕，價(jià)格低廉，更適合大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。 傳統(tǒng)陀螺儀，包括機(jī)械陀螺儀，激光陀螺儀，光纖陀螺儀等等，一直廣范應(yīng)用于飛行器穩(wěn)定控制，武器導(dǎo)航制導(dǎo)，汽車安全等領(lǐng)域，由于這些陀螺儀體積大，成本高而不適合應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品。近年來，隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)電陀螺儀正逐漸應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如數(shù)碼相機(jī)的圖像穩(wěn)定，游戲機(jī)的控制手柄，手機(jī)功能控制，以及和微加速度傳感器構(gòu)成的微導(dǎo)航儀等。微機(jī)電陀螺儀主要由驅(qū)動(dòng)部分和感應(yīng)部分組成，由于其設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜性，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的多為一軸和二軸陀螺儀，三軸陀螺儀的應(yīng)用一般是多個(gè)一軸或二軸陀螺儀的正交裝配，或者將多個(gè)陀螺儀集成在單個(gè)芯片上，這些都達(dá)不到消費(fèi)電子類產(chǎn)品市場(chǎng)追求小型化的目的。開發(fā)單結(jié)構(gòu)三軸陀螺儀，已經(jīng)成為微機(jī)電陀螺儀研發(fā)的重要方向。本實(shí)用新型微機(jī)電陀螺儀采用單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整體收縮一擴(kuò)張的驅(qū)動(dòng)模式，電容式靜電驅(qū)動(dòng)和電容差動(dòng)輸出，結(jié)構(gòu)緊促，減小了陀螺儀體積，適合大批量生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)良好的測(cè)量精度和靈敏度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊促、成本低廉、制作工藝簡(jiǎn)單的單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀。此單結(jié)構(gòu)三軸微陀螺儀具有較高品質(zhì)因子，其各軸之間的信號(hào)耦合可在結(jié)構(gòu)上得到抑制、而且各軸都可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)互相解耦。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型上述目的所采用的技術(shù)方案為一種單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀， 它包括襯底、軸結(jié)構(gòu)、十字連接器和臍帶，其中軸結(jié)構(gòu)包括xz軸結(jié)構(gòu)和y軸結(jié)構(gòu)。所述的χζ 軸結(jié)構(gòu)和ι軸結(jié)構(gòu)在所述襯底上，所述的χζ軸結(jié)構(gòu)用來測(cè)量χ軸角速度和ζ軸角速度，所述的XZ軸結(jié)構(gòu)由兩組沿X軸對(duì)稱分布的XZ軸分結(jié)構(gòu)組成；所述的y軸結(jié)構(gòu)用來測(cè)量y軸角速度，所述的y軸結(jié)構(gòu)由兩組沿y軸對(duì)稱分布的y軸分結(jié)構(gòu)組成；所述的兩組χζ軸分結(jié)構(gòu)和兩組y軸分結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過十字連接器相連，所述的兩組XZ軸分結(jié)構(gòu)和兩組y軸分結(jié)構(gòu)外部通過4條臍帶依次連接。進(jìn)一步的，所述兩組XZ軸分結(jié)構(gòu)中的每一組xz軸分結(jié)構(gòu)均包括xz軸質(zhì)量塊、xz 軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、X軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)、Z軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)、Z軸反饋結(jié)構(gòu)和XZ軸彈性結(jié)構(gòu)。所述的XZ軸質(zhì)量塊懸浮于襯底上，其上有微孔，并且通過臍帶與y軸分結(jié)構(gòu)相連；XZ驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括XZ軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極和XZ軸驅(qū)動(dòng)固定梳齒電極，XZ軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極連接在XZ軸質(zhì)量塊上，XZ軸驅(qū)動(dòng)固定梳齒電極固定于襯底上；所述的X軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)由XZ軸質(zhì)量塊和X軸下極板組成，所述的X軸下極板位于水平軸質(zhì)量塊下方并且與水平軸質(zhì)量塊平行設(shè)置，所述的X 軸下極板也固定在襯底上；所述ζ軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)由ζ軸感應(yīng)活動(dòng)疏齒電極和ζ軸感應(yīng)固定疏齒電極組成，ζ軸感應(yīng)活動(dòng)梳齒電極連接在XZ軸質(zhì)量塊上，ζ軸感應(yīng)固定梳齒電極固定于襯底上；所述Z軸反饋結(jié)構(gòu)包括Z軸反饋活動(dòng)電極和Z軸反饋固定電極，Z軸反饋活動(dòng)梳齒電極連接在XZ軸質(zhì)量塊上，Z軸反饋固定梳齒電極固定于襯底上；所述的XZ軸彈性結(jié)構(gòu)包括 XZ軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、XZ軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、所述的XZ軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)共兩組，均位于所述XZ 軸質(zhì)量塊的外側(cè)，XZ軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)的一端連接在XZ軸質(zhì)量塊上，另一端通過錨點(diǎn)固定于襯底上，所述的XZ軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)的一端連接于XZ軸質(zhì)量塊的內(nèi)側(cè)，另一端和所述的十字連接器相連。進(jìn)一步的，所述兩組y軸分結(jié)構(gòu)中的每一組y軸分結(jié)構(gòu)均包括y軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、y軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)和y軸彈性結(jié)構(gòu)，所述的y軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)括y軸驅(qū)動(dòng)支架以及y軸驅(qū)動(dòng)梳齒電極組， 所述的y軸驅(qū)動(dòng)支架懸浮在襯底上，所述的y軸驅(qū)動(dòng)梳齒電極組包括y軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極和ι軸驅(qū)動(dòng)固定梳齒電極，y軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極連接在所述的ι軸驅(qū)動(dòng)支架上，y軸固定梳齒電極固定于襯底上；所述的ι軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)由ι軸質(zhì)量塊和ι軸下級(jí)板構(gòu)成，所述的y 軸質(zhì)量塊懸浮于襯底之上，其上有微孔，并且通過臍帶與所述的XZ軸質(zhì)量塊相連；所述的y 軸彈性結(jié)構(gòu)包括y軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、中心彈性鉸鏈以及兩個(gè)對(duì)稱分布的側(cè)翼彈性鉸鏈，所述的y軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)共兩組，均位于所述y軸驅(qū)動(dòng)支架的外側(cè)，所述y 軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)的一端連接于y軸驅(qū)動(dòng)支架，另一端通過錨點(diǎn)固定于襯底上，所述y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)的一端連接于y軸質(zhì)量塊的內(nèi)側(cè)，另一端和所述的十字連接器相連，所述中心彈性鉸鏈和兩個(gè)對(duì)稱分布的側(cè)翼彈性鉸鏈的兩端分別與所述的y軸質(zhì)量塊和y軸驅(qū)動(dòng)支架相連。進(jìn)一步的，所述的十字連接器包括十字連接梁和十字連接彈簧，所述的十字連接梁懸浮在襯底上，該十字連接梁在y方向上與兩組χζ軸分結(jié)構(gòu)的χζ軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)連接， 該十字連接梁在χ方向上與兩組y軸分結(jié)構(gòu)的y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)連接，十字連接彈簧位于十字連接梁的中心，所述十字連接彈簧在χ軸方向上與十字連接梁固定連接，在y軸方向上通過四個(gè)錨點(diǎn)固定在襯底上。所述的XZ軸質(zhì)量塊和y軸質(zhì)量塊上設(shè)置有微孔，用以減少空氣阻尼。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)1)可實(shí)現(xiàn)三軸的單一驅(qū)動(dòng)；2) 實(shí)現(xiàn)三軸的單結(jié)構(gòu)集成，結(jié)構(gòu)緊促，制造工藝簡(jiǎn)單，適合大批量生產(chǎn)，價(jià)格低廉；3)各軸采用差模輸出，增加了輸出信號(hào)，提高了陀螺儀的靈敏度，抑制了干擾信號(hào)；4)各軸之間感應(yīng)信號(hào)在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)無耦合。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖1是本實(shí)用新型陀螺儀的立體圖；圖2是本實(shí)用新型陀螺儀的主視圖；圖3是本實(shí)用新型陀螺儀中XZ軸分結(jié)構(gòu)的主視圖；圖4是本實(shí)用新型陀螺儀中y軸分結(jié)構(gòu)的主視圖；圖5是本實(shí)用新型陀螺儀中十字連接器的主視4[0018]圖6是本實(shí)用新型陀螺儀中臍帶的主視圖；圖7是本實(shí)用新型陀螺儀的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖6所示的單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀，它包括襯底10、軸結(jié)構(gòu)、十字連接器40和臍帶50，其特征在于所述的軸結(jié)構(gòu)包括XZ軸結(jié)構(gòu)20和y軸結(jié)構(gòu)30。所述的xz 軸結(jié)構(gòu)20和y軸結(jié)構(gòu)30在所述襯底10上，所述的XZ軸結(jié)構(gòu)20用來測(cè)量χ軸角速度和ζ 軸角速度，所述的xz軸結(jié)構(gòu)20由兩組沿χ軸對(duì)稱分布的XZ軸分結(jié)構(gòu)組成；所述的y軸結(jié)構(gòu)用來測(cè)量y軸角速度，所述的y軸結(jié)構(gòu)30由兩組沿y軸對(duì)稱分布的y軸分結(jié)構(gòu)組成；所述的兩組χζ軸分結(jié)構(gòu)和兩組ι軸分結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過十字連接器40相連，所述的兩組XZ軸分結(jié)構(gòu)和兩組y軸分結(jié)構(gòu)外部通過4條臍帶50依次連接。所述兩組XZ軸分結(jié)構(gòu)中的每一組XZ軸分結(jié)構(gòu)均包括xz軸質(zhì)量塊21、XZ軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、X軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)、Z軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)、Z軸反饋結(jié)構(gòu)和XZ軸彈性結(jié)構(gòu)。所述的XZ軸質(zhì)量塊21 懸浮于襯底上，其上有微孔22，并且通過臍帶50與y軸分結(jié)構(gòu)相連；XZ驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括xz軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極23和xz軸驅(qū)動(dòng)固定梳齒電極M，xz軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極23連接在xz 軸質(zhì)量塊21上，xz軸驅(qū)動(dòng)固定梳齒電極M固定于襯底10上；所述的χ軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)由xz 軸質(zhì)量塊21和χ軸下極板組成25，所述的χ軸下極板25位于xz軸質(zhì)量塊21下方并且與 xz軸質(zhì)量塊21平行設(shè)置，所述的χ軸下極板25也固定在襯底10上；所述ζ軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)由 Z軸感應(yīng)活動(dòng)疏齒電極沈和Z軸感應(yīng)固定疏齒電極27組成，Z軸感應(yīng)活動(dòng)梳齒電極沈連接在xz軸質(zhì)量塊21上，ζ軸感應(yīng)固定梳齒電極27固定于襯底10上；所述ζ軸反饋結(jié)構(gòu)包括ζ軸反饋活動(dòng)電極觀和ζ軸反饋固定電極四，ζ軸反饋活動(dòng)梳齒電極觀連接在xz軸質(zhì)量塊21上，ζ軸反饋固定梳齒電極四固定于襯底10上；所述的xz軸彈性結(jié)構(gòu)包括xz軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)210、xz軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)211、所述的xz軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)210共兩組，均位于所述xz軸質(zhì)量塊21的外側(cè)，xz軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)210的一端連接在xz軸質(zhì)量塊21上，另一端通過錨點(diǎn)固定于襯底10上，所述的xz軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)211的一端連接于xz軸質(zhì)量塊 21的內(nèi)側(cè)，另一端和所述的十字連接器40相連。所述兩組y軸分結(jié)構(gòu)30中的每一組y軸分結(jié)構(gòu)均包括y軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、y軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)和y軸彈性結(jié)構(gòu)，所述的y軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)括y軸驅(qū)動(dòng)支架31以及y軸驅(qū)動(dòng)梳齒電極組，所述的y軸驅(qū)動(dòng)支架31懸浮在襯底上，所述的y軸驅(qū)動(dòng)梳齒電極組包括y軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極32和y軸驅(qū)動(dòng)固定梳齒電極33，y軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極32連接在所述的y軸驅(qū)動(dòng)支架 31上，y軸固定梳齒電極33固定于襯底10上；所述的y軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)由y軸質(zhì)量塊34和y 軸下級(jí)板35構(gòu)成，所述的y軸質(zhì)量塊34懸浮于襯底之上，其上有微孔310并且通過臍帶50 與所述的xz軸質(zhì)量塊21相連；所述的y軸彈性結(jié)構(gòu)包括y軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)36、y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)37、中心彈性鉸鏈38以及兩個(gè)對(duì)稱分布的側(cè)翼彈性鉸鏈39，所述的y軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)36共兩組，均位于所述y軸驅(qū)動(dòng)支架31的外側(cè)，所述y軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)36的一端連接于y軸驅(qū)動(dòng)支架31，另一端通過錨點(diǎn)固定于襯底1上，所述y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)37的一端連接于y軸質(zhì)量塊34的內(nèi)側(cè)，另一端和所述的十字連接器40相連，所述中心彈性鉸鏈38和兩個(gè)對(duì)稱分布的側(cè)翼彈性鉸鏈39的兩端分別與所述的y軸質(zhì)量塊34和y軸驅(qū)動(dòng)支架31 相連。[0023]所述的十字連接器40包括十字連接梁41和十字連接彈簧42，所述的十字連接梁 41懸浮在襯底10上，該十字連接梁41在y方向上與兩組xz軸分結(jié)構(gòu)的xz軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)211連接，該十字連接梁41在χ方向上與兩組y軸分結(jié)構(gòu)的y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)37連接， 十字連接彈簧42位于十字連接梁的中心，所述十字連接彈簧在χ軸方向上與十字連接梁41 固定連接，在y軸方向上通過四個(gè)錨點(diǎn)固定在襯底10上。所述臍帶50共四個(gè)，用于依次連接XZ軸質(zhì)量塊21和y軸質(zhì)量塊34。本實(shí)用新型的單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀，采用從中心向外部擴(kuò)張收縮的單驅(qū)動(dòng)模式，這樣各軸的驅(qū)動(dòng)方式是線振動(dòng)，圖7是該陀螺儀的原理示意圖。系統(tǒng)在XZ軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和y軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的共同作用下以一定的頻率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，各軸質(zhì)量塊整體上成擴(kuò)張收縮的運(yùn)動(dòng)，χζ軸和y軸的內(nèi)外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)會(huì)做相應(yīng)的變形，臍帶的變形保證了各軸質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)的一致性，這樣各軸質(zhì)量塊的即時(shí)速度為V。當(dāng)系統(tǒng)受到χ軸角速度時(shí)，兩對(duì)χζ軸的質(zhì)量塊受到的哥式力為FX = -2mxQxXV，大小相等，方向相反，χζ軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)和χζ軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)會(huì)做相應(yīng)的變形，這樣兩個(gè)對(duì)稱的質(zhì)量塊會(huì)做相位相反的蹺蹺板運(yùn)動(dòng)，十字連接器保證了兩質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致。這樣一側(cè)的感應(yīng)電容增加，另一側(cè)的感應(yīng)電容減小， 可以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)輸出。當(dāng)系統(tǒng)受到ζ軸角速度時(shí)可以，兩對(duì)xz軸質(zhì)量塊受到的哥氏力為FZ = -2mzQzXV，大小相等方向相反，這樣各個(gè)ζ軸分結(jié)構(gòu)中的外側(cè)彈性機(jī)構(gòu)和內(nèi)側(cè)彈性機(jī)構(gòu)會(huì)做相應(yīng)變形，這樣兩個(gè)對(duì)稱質(zhì)量塊會(huì)做相位相反的運(yùn)動(dòng)，從而保證ζ軸的差動(dòng)輸出，而ζ 軸反饋結(jié)構(gòu)可以阻止這種運(yùn)動(dòng)，以保證檢測(cè)ζ軸角速度時(shí)，不對(duì)χ軸的感應(yīng)信號(hào)產(chǎn)生影響。 當(dāng)系統(tǒng)受到y(tǒng)軸角速度時(shí)，兩對(duì)y軸的質(zhì)量塊受到的哥式力為Fy = -2πιχΩχχν大小相等， 方向相反，y軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、中心彈性鉸鏈和側(cè)翼彈性鉸鏈會(huì)做相應(yīng)的變形，這樣兩個(gè)對(duì)稱的質(zhì)量塊會(huì)做相位相反的蹺蹺板運(yùn)動(dòng)，十字連接器保證了兩質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致。這樣一側(cè)的感應(yīng)電容增加，另一側(cè)的感應(yīng)電容減小，可以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)輸出。以上只是本實(shí)用新型的一個(gè)最佳實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員有可能在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)對(duì)該設(shè)計(jì)作出更改或者變動(dòng)，但這些應(yīng)當(dāng)理解為仍屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀，它包括襯底、軸結(jié)構(gòu)、十字連接器和臍帶，其特征在于所述的軸結(jié)構(gòu)包括XZ軸結(jié)構(gòu)和1軸結(jié)構(gòu)，所述的XZ軸結(jié)構(gòu)和1軸結(jié)構(gòu)在所述襯底上， 所述的XZ軸結(jié)構(gòu)用來測(cè)量X軸角速度和Z軸角速度，所述的XZ軸結(jié)構(gòu)由兩組沿X軸對(duì)稱分布的XZ軸分結(jié)構(gòu)組成；所述的y軸結(jié)構(gòu)用來測(cè)量y軸角速度，所述的y軸結(jié)構(gòu)由兩組沿 y軸對(duì)稱分布的y軸分結(jié)構(gòu)組成；所述的兩組χζ軸分結(jié)構(gòu)和兩組y軸分結(jié)構(gòu)內(nèi)部通過十字連接器相連，所述的兩組χζ軸分結(jié)構(gòu)和兩組y軸分結(jié)構(gòu)外部通過4條臍帶依次連接。
2.如權(quán)利要求1所述的單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀，其特征在于所述兩組XZ軸分結(jié)構(gòu)中的每一組XZ軸分結(jié)構(gòu)均包括XZ軸質(zhì)量塊、XZ軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、χ軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)、ζ軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)、 Z軸反饋結(jié)構(gòu)和XZ軸彈性結(jié)構(gòu)，所述的XZ軸質(zhì)量塊懸浮于襯底上，并且通過臍帶與y軸分結(jié)構(gòu)相連；XZ軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括XZ軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極和XZ軸驅(qū)動(dòng)固定梳齒電極，XZ軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極連接在XZ軸質(zhì)量塊上，XZ軸驅(qū)動(dòng)固定梳齒電極固定于襯底上；所述的X軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)由XZ軸質(zhì)量塊和X軸下極板組成，所述的X軸下極板位于水平軸質(zhì)量塊下方并且與水平軸質(zhì)量塊平行設(shè)置，所述的X軸下極板也固定在襯底上；所述Z軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)由Z軸感應(yīng)活動(dòng)疏齒電極和Z軸感應(yīng)固定疏齒電極組成，Z軸感應(yīng)活動(dòng)梳齒電極連接在XZ軸質(zhì)量塊上，Z軸感應(yīng)固定梳齒電極固定于襯底上；所述Z軸反饋結(jié)構(gòu)包括Z軸反饋活動(dòng)電極和Z軸反饋固定電極，Z軸反饋活動(dòng)梳齒電極連接在XZ軸質(zhì)量塊上，Z軸反饋固定梳齒電極固定于襯底上；所述的XZ軸彈性結(jié)構(gòu)包括XZ軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、XZ軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、所述的XZ軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)共兩組，均位于所述XZ軸質(zhì)量塊的外側(cè)，XZ軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)的一端連接在XZ 軸質(zhì)量塊上，另一端通過錨點(diǎn)固定于襯底上，所述的xz軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)的一端連接于xz軸質(zhì)量塊的內(nèi)側(cè)，另一端和所述的十字連接器相連。
3.如權(quán)利要求1所述的單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀，其特征在于所述兩組y軸分結(jié)構(gòu)中的每一組y軸分結(jié)構(gòu)均包括y軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、y軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)和y軸彈性結(jié)構(gòu)，所述的y軸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)括y軸驅(qū)動(dòng)支架以及y軸驅(qū)動(dòng)梳齒電極組，所述的y軸驅(qū)動(dòng)支架懸浮在襯底上，所述的y軸驅(qū)動(dòng)梳齒電極組包括ι軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極和ι軸驅(qū)動(dòng)固定梳齒電極，y軸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒電極連接在所述的ι軸驅(qū)動(dòng)支架上，y軸固定梳齒電極固定于襯底上；所述的y軸感應(yīng)結(jié)構(gòu)由y軸質(zhì)量塊和y軸下級(jí)板構(gòu)成，所述的y軸質(zhì)量塊懸浮于襯底之上，并且通過臍帶與所述的XZ軸質(zhì)量塊相連；所述的y軸彈性結(jié)構(gòu)包括y軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)、中心彈性鉸鏈以及兩個(gè)對(duì)稱分布的側(cè)翼彈性鉸鏈，所述的y軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)共兩組，均位于所述y軸驅(qū)動(dòng)支架的外側(cè)，所述y軸外側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)的一端連接于y軸驅(qū)動(dòng)支架，另一端通過錨點(diǎn)固定于襯底上，所述y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)的一端連接于y軸質(zhì)量塊的內(nèi)側(cè)，另一端和所述的十字連接器相連，所述中心彈性鉸鏈和兩個(gè)對(duì)稱分布的側(cè)翼彈性鉸鏈的兩端分別與所述的ι軸質(zhì)量塊和ι軸驅(qū)動(dòng)支架相連。
4.如權(quán)利要求1所述的單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀，其特征在于所述的十字連接器包括十字連接梁和十字連接彈簧，所述的十字連接梁懸浮在襯底上，該十字連接梁在y方向上與兩組χζ軸分結(jié)構(gòu)的χζ軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)連接，該十字連接梁在χ方向上與兩組y軸分結(jié)構(gòu)的y軸內(nèi)側(cè)彈簧機(jī)構(gòu)連接，十字連接彈簧位于十字連接梁的中心，所述十字連接彈簧在χ 軸方向上與十字連接梁固定連接，在y軸方向上通過四個(gè)錨點(diǎn)固定在襯底上。
5.如權(quán)利要求1所述的單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀，其特征在于所述的XZ軸質(zhì)量塊和 y軸質(zhì)量塊上設(shè)置有微孔。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單結(jié)構(gòu)三軸微機(jī)電陀螺儀，該陀螺儀由用來測(cè)量x軸和z軸角速度的xz軸結(jié)構(gòu)和用來測(cè)量y軸角速度的y軸結(jié)構(gòu)組成。xz軸結(jié)構(gòu)沿x軸對(duì)稱布置，y軸結(jié)構(gòu)沿y軸對(duì)稱分布，相鄰的xz軸結(jié)構(gòu)和y軸結(jié)構(gòu)之間在外側(cè)使用臍帶連接，使得三軸結(jié)構(gòu)獲得單一的擴(kuò)張—收縮式驅(qū)動(dòng)，xz軸和y軸各自的兩個(gè)質(zhì)量塊用十字連接器相連，在感應(yīng)x軸、y軸和z軸角速度時(shí)可實(shí)現(xiàn)相位相反的同步運(yùn)動(dòng)，由此各軸均實(shí)現(xiàn)了差動(dòng)輸出。
文檔編號(hào)G01C19/56GK202109911SQ20112021725
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者孫博華, 王琳 申請(qǐng)人:鄂爾多斯市嘉美科技股份有限公司