硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀包括基座、第一子結(jié)構(gòu)、第二子結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu)連接裝置，第一子結(jié)構(gòu)和第二子結(jié)構(gòu)之間通過子結(jié)構(gòu)連接裝置連接，所述的第一子結(jié)構(gòu)和第二子結(jié)構(gòu)均為角速度測(cè)量子結(jié)構(gòu)，所述的角速度測(cè)量子結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量塊、固定在基座上的第一固定基座、固定在基座上的第二固定基座、固定在基座上的第三固定基座、固定在基座上的第四固定基座、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)、第一驅(qū)動(dòng)平行梁、第二驅(qū)動(dòng)平行梁、第一檢測(cè)平行梁、第二檢測(cè)平行梁和若干U型折疊梁。
【專利說明】硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)和微慣性測(cè)量技術(shù)，特別是一種硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀。
【背景技術(shù)】
[0002]硅微機(jī)械陀螺儀是一種測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的慣性傳感器，利用振動(dòng)質(zhì)量塊在被基座帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的哥氏效應(yīng)來測(cè)量基座旋轉(zhuǎn)的角速度，與傳統(tǒng)的機(jī)電類陀螺和光電類陀螺相比，具有體積小、成本低、重量輕、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在軍民兩用領(lǐng)域有著重要的使用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]自上世紀(jì)末起，國(guó)內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)就開始了硅微陀螺儀的研究，大部分機(jī)構(gòu)研發(fā)的硅微陀螺儀采用單質(zhì)量的結(jié)構(gòu)形式以及不解耦或半解耦的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于單質(zhì)量硅微陀螺儀而言，在軸向加速度干擾存在的情況下，作為共模干擾很容易導(dǎo)致電子線路飽和失效，最終使硅微陀螺儀的工作受到嚴(yán)重影響。近年來，少數(shù)機(jī)構(gòu)對(duì)雙質(zhì)量硅微陀螺儀進(jìn)行了初步的理論和試驗(yàn)探討，也大多采用不解耦或半解耦的設(shè)計(jì)，由于各種加工誤差的存在，硅微機(jī)械陀螺儀在無(wú)哥氏效應(yīng)的情況下，其驅(qū)動(dòng)模態(tài)的振動(dòng)能量也會(huì)耦合到檢測(cè)模態(tài)，產(chǎn)生正交耦合誤差信號(hào)以及偏移耦合誤差信號(hào)，而不解耦設(shè)計(jì)方案對(duì)這兩種信號(hào)產(chǎn)生的影響根本無(wú)法減小，半解耦的設(shè)計(jì)方案也僅能部分減小這兩種信號(hào)對(duì)硅微機(jī)械陀螺儀性能的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、高度集成化的、運(yùn)動(dòng)全解耦的雙質(zhì)量雙線振動(dòng)微機(jī)械陀螺儀。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀，包括基座、第一子結(jié)構(gòu)、第二子結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu)連接裝置，第一子結(jié)構(gòu)和第二子結(jié)構(gòu)之間通過子結(jié)構(gòu)連接裝置連接，所述的第一子結(jié)構(gòu)和第二子結(jié)構(gòu)均為角速度測(cè)量子結(jié)構(gòu)，所述的角速度測(cè)量子結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量塊、固定在基座上的第一固定基座、固定在基座上的第二固定基座、固定在基座上的第三固定基座、固定在基座上的第四固定基座、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)、第一驅(qū)動(dòng)平行梁、第二驅(qū)動(dòng)平行梁、第一檢測(cè)平行梁、第二檢測(cè)平行梁、第一固接U型折疊梁、第二固接U型折疊梁、第三固接U型折疊梁、第四固接U型折疊梁、第五固接U型折疊梁、第六固接U型折疊梁、第七固接U型折疊梁、第八固接U型折疊梁；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過第一固接U型梁連接至第一固定基座、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過第二固接U型梁連接至第二固定基座；第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)通過第三固接U型梁連接至第二固定基座、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)通過第四固接U型梁連接至第三固定基座；第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過第五固接U型梁連接至第三固定基座、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過第六固接U型梁連接至第四固定基座；第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)通過第七固接U型梁連接至第四固定基座、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)通過第八固接U型梁連接至第一固定基座；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在質(zhì)量塊的一側(cè)，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在質(zhì)量塊相對(duì)的另一側(cè)，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與質(zhì)量塊之間通過第一驅(qū)動(dòng)平行梁連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與質(zhì)量塊之間通過第二驅(qū)動(dòng)平行梁連接，以從一個(gè)驅(qū)動(dòng)方向上驅(qū)動(dòng)該質(zhì)量塊在左右方向上振動(dòng)；第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置在質(zhì)量塊的一側(cè)，第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置在質(zhì)量塊相對(duì)的另一側(cè)，第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)與質(zhì)量塊之間通過第一檢測(cè)平行梁連接，第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)與質(zhì)量塊之間通過第二檢測(cè)平行梁連接，以檢測(cè)質(zhì)量塊在垂直于驅(qū)動(dòng)方向上的質(zhì)量塊的振動(dòng)。進(jìn)一步地，所述的子結(jié)構(gòu)連接裝置連接包括第一 U型折疊梁和第二 U型折疊梁，第一子結(jié)構(gòu)和第二子結(jié)構(gòu)相互抵靠，在兩者緊鄰的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的上端和下端分別設(shè)置有第一 U型折疊梁和第二 U型折疊梁以連接第一子結(jié)構(gòu)和第二子結(jié)構(gòu)。
[0006]進(jìn)一步地,所述的第一固定基座、第二固定基座、第三固定基座、第四固定基座分別設(shè)置于一正方形的四角，質(zhì)量塊設(shè)置于該正方形的中央，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)分別設(shè)置于該正方形四邊的外側(cè)，其中第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于相對(duì)兩邊的外側(cè)，第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)與第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置于相對(duì)的另外兩邊的外側(cè)。
[0007]進(jìn)一步地，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間分別通過第一框架和第二框架連接，所述的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為微型驅(qū)動(dòng)電容機(jī)構(gòu)，所述的微型驅(qū)動(dòng)電容機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架、驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架、設(shè)置于基座上的驅(qū)動(dòng)固定基座、設(shè)置于驅(qū)動(dòng)固定基座上的驅(qū)動(dòng)固定梳齒、設(shè)置于基座上的驅(qū)動(dòng)反饋固定基座和設(shè)置于驅(qū)動(dòng)反饋固定基座上的驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒。
[0008]進(jìn)一步地，所述的第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)為微型檢測(cè)電容機(jī)構(gòu)，所述的微型檢測(cè)電容機(jī)構(gòu)包括第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架、第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架，第一檢測(cè)梳齒固定基座和設(shè)置在第一檢測(cè)梳齒固定基座上的第一固定檢測(cè)梳齒，第二檢測(cè)梳齒固定基座和設(shè)置在第二檢測(cè)梳齒固定基座上的第二固定檢測(cè)梳齒，其中第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架與第一固定檢測(cè)梳齒相配合構(gòu)成第一梳齒電容，第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架與第二固定檢測(cè)梳齒相配合構(gòu)成第二梳齒電容，第一梳齒電容與第二梳齒電容平行布置，且第一梳齒電容位于靠近質(zhì)量塊的一側(cè)。
[0009]進(jìn)一步地，所述的角速度測(cè)量子結(jié)構(gòu)還設(shè)置有公共電極引線、驅(qū)動(dòng)輸入引線、驅(qū)動(dòng)反饋引線、檢測(cè)信號(hào)引線正極、檢測(cè)信號(hào)引線負(fù)極；其中公共電極引線連通至第一固定基座；驅(qū)動(dòng)輸入引線連通至第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)固定梳齒和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)固定梳齒；驅(qū)動(dòng)反饋引線連通至第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒；檢測(cè)信號(hào)引線正極連通至第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第一固定檢測(cè)梳齒和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第二固定檢測(cè)梳齒；檢測(cè)信號(hào)引線負(fù)極連通至第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第二固定檢測(cè)梳齒和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第一固定檢測(cè)梳齒。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:(1)兩個(gè)子結(jié)構(gòu)采用完全相同的框架式結(jié)構(gòu)，左右對(duì)稱布置，實(shí)現(xiàn)了微陀螺儀在平面內(nèi)的線運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)微陀螺受溫度和應(yīng)力的影響近乎相同；(2)在每個(gè)子結(jié)構(gòu)內(nèi)采用折疊梁和平行梁組合將驅(qū)動(dòng)部分和檢測(cè)部分分開，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)部分和檢測(cè)部分運(yùn)動(dòng)的完全解耦，減小了交叉耦合的影響；(3)采用折疊梁連接左右兩個(gè)子結(jié)構(gòu)，減小了左右部分之間的相互干擾，運(yùn)動(dòng)時(shí)使兩個(gè)子結(jié)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)方向?yàn)橄嘞虻木€運(yùn)動(dòng)，保證了左右兩個(gè)子結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)頻率的一致性；(4)通過適當(dāng)?shù)囊€方式，形成檢測(cè)差動(dòng)輸出，不僅可以消除基座沿檢測(cè)軸向的加速度干擾信號(hào)，由于溫度等因素的影響也可通過差動(dòng)輸出減小到最低限度，從而提高整個(gè)陀螺的信噪比；(5)采用變重疊面積的方式驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)，可以增大微陀螺儀的振動(dòng)幅值，能夠顯著提高驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)模態(tài)的品質(zhì)因數(shù)，并提高微陀螺儀的靈敏度；(6)活動(dòng)梳齒設(shè)置在梳齒架上，可以有效利用空間，方便布置梳齒；(7)與基座連接的折疊梁均采用U型梁的結(jié)構(gòu)，能夠有效降低加工引入的殘余應(yīng)力，使微陀螺工作在梁的線彈性變形范圍內(nèi)，振動(dòng)平穩(wěn)，增大運(yùn)動(dòng)幅度，提高了檢測(cè)靈敏度。該發(fā)明中的設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)還沒有相關(guān)、相似的設(shè)計(jì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為是本發(fā)明硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀的檢測(cè)機(jī)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是本發(fā)明硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀下層玻璃基座上的信號(hào)引線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0016]實(shí)施例1:
[0017]結(jié)合圖1，本發(fā)明硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀，用于測(cè)量垂直于微陀螺結(jié)構(gòu)平面的輸入角速度。微陀螺儀整體結(jié)構(gòu)由兩個(gè)部分構(gòu)成，包括制作有電信號(hào)引出線的玻璃基座和置于玻璃基座上的微陀螺機(jī)械結(jié)構(gòu)層。微陀螺儀上層機(jī)械結(jié)構(gòu)由一對(duì)完全相同的第一子結(jié)構(gòu)la、第二子結(jié)構(gòu)Ib組成，第一子結(jié)構(gòu)la、第二子結(jié)構(gòu)Ib左右對(duì)稱分布，并通過第一 U型折疊梁2a、第二 U型折疊梁2b連接；子結(jié)構(gòu)Ia通過第一固接U型折疊梁6al、第二固接U型折疊梁6a2、第三固接U型折疊梁7a2、第四固接U型折疊梁7a4、第五固接U型折疊梁6a4、第六固接U型折疊梁6a3、第七固接U型折疊梁7a3、第八固接U型折疊梁7al與內(nèi)部的第一固定基座10al、第二固定基座10a2、第三固定基座10a3、第四固定基座10a4相連，同時(shí)第二子結(jié)構(gòu)Ib與第一子結(jié)構(gòu)Ia如圖所示，結(jié)構(gòu)相同，同樣通過第一固接U型折疊梁6bl、第二固接U型折疊梁6b2、第三固接U型折疊梁7b2、第四固接U型折疊梁7b4、第五固接U型折疊梁6b4、第六固接U型折疊梁6b3、第七固接U型折疊梁7b3、第八固接U型折疊梁7bl與內(nèi)部的第一固定基座10bl、第二固定基座10b2、第三固定基座10b3、第四固定基座10b4相連，其連接關(guān)系與第一子結(jié)構(gòu)相同。本實(shí)施例中使用的基底為玻璃基底，也可使用硅、聚合物等其它基底材料，所有固定基座都安裝在玻璃基底上的固定基座鍵合點(diǎn)上，使上層的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分懸空在下層的玻璃襯底部分之上。
[0018]以下以第一子結(jié)構(gòu)Ia為例進(jìn)行說明。第一子結(jié)構(gòu)Ia由質(zhì)量塊3a、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilal和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)lla2、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2、第一固接U型折疊梁6al、第二固接U型折疊梁6a2、第三固接U型折疊梁7a2、第四固接U型折疊梁7a4、第五固接U型折疊梁6a4、第六固接U型折疊梁6a3、第七固接U型折疊梁7a3、第八固接U型折疊梁7al、第一驅(qū)動(dòng)平行梁8al、第二驅(qū)動(dòng)平行梁8a2、第一檢測(cè)平行梁9al、第二檢測(cè)平行梁9a2和第一固定基座10al、第二固定基座10a2、第三固定基座10a3、第四固定基座10a4組成；第一子結(jié)構(gòu)Ia的第一驅(qū)動(dòng)區(qū)域4al、第二驅(qū)動(dòng)區(qū)域4a2分別布置在質(zhì)量塊3a的左右兩側(cè)，第一檢測(cè)區(qū)域5al、第二檢測(cè)區(qū)域5a2分別布置在質(zhì)量塊3a的上下兩側(cè)；第一驅(qū)動(dòng)區(qū)域4al的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilal和第二驅(qū)動(dòng)區(qū)域4a2的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)lla2分別通過第一驅(qū)動(dòng)平行梁8al、第二驅(qū)動(dòng)平行梁8a2與質(zhì)量塊3a相連接；第一檢測(cè)區(qū)域5al的第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al和第二檢測(cè)區(qū)域5a2的第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2分別通過第一檢測(cè)平行梁9al、第二檢測(cè)平行梁9a2與質(zhì)量塊3a相連接；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilal通過第一固接U型梁6al連接至第一固定基座10al、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilal通過第二固接U型梁6a2連接至第二固定基座10a2 ;第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2通過第三固接U型梁7a2連接至第二固定基座10a2、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2通過第四固接U型梁7a4連接至第三固定基座10a3 ;第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)lla2通過第五固接U型梁6a4連接至第三固定基座10a3、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過第六固接U型梁6a3連接至第四固定基座10a4 ;第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al通過第七固接U型梁7a3連接至第四固定基座10a4、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al通過第八固接U型梁7al連接至第一固定基座IOal。
[0019]同樣地，對(duì)于第二子結(jié)構(gòu)Ib同樣有，第一子結(jié)構(gòu)Ib由質(zhì)量塊3b、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilbl和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llb2、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15bl和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15b2、第一固接U型折疊梁6bl、第二固接U型折疊梁6b2、第三固接U型折疊梁7b2、第四固接U型折疊梁7b4、第五固接U型折疊梁6b4、第六固接U型折疊梁6b3、第七固接U型折疊梁7b3、第八固接U型折疊梁7bl、第一驅(qū)動(dòng)平行梁8bl、第二驅(qū)動(dòng)平行梁8b2、第一檢測(cè)平行梁％1、第二檢測(cè)平行梁9b2和第一固定基座10bl、第二固定基座10b2、第三固定基座10b3、第四固定基座10b4組成；第一子結(jié)構(gòu)Ib的第一驅(qū)動(dòng)區(qū)域4bl、第二驅(qū)動(dòng)區(qū)域4b2分別布置在質(zhì)量塊3b的左右兩側(cè)，第一檢測(cè)區(qū)域5bl、第二檢測(cè)區(qū)域5b2分別布置在質(zhì)量塊3b的上下兩側(cè)；第一驅(qū)動(dòng)區(qū)域4bl的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilbl和第二驅(qū)動(dòng)區(qū)域4b2的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llb2分別通過第一驅(qū)動(dòng)平行梁8bl、第二驅(qū)動(dòng)平行梁8b2與質(zhì)量塊3b相連接；第一檢測(cè)區(qū)域5bl的第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15bl和第二檢測(cè)區(qū)域5b2的第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15b2分別通過第一檢測(cè)平行梁％1、第二檢測(cè)平行梁9b2與質(zhì)量塊3b相連接；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilbl通過第一固接U型梁6bl連接至第一固定基座10bl、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilbl通過第二固接U型梁6b2連接至第二固定基座10b2 ;第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15b2通過第三固接U型梁7b2連接至第二固定基座10b2、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15b2通過第四固接U型梁7b4連接至第三固定基座10b3 ;第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llb2通過第五固接U型梁6b4連接至第三固定基座10b3、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過第六固接U型梁6b3連接至第四固定基座10b4 ;第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15bl通過第七固接U型梁7b3連接至第四固定基座10b4、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15bl通過第八固接U型梁7bl連接至第一固定基座IObl。
[0020]第一子結(jié)構(gòu)Ia中的第一驅(qū)動(dòng)平行梁8al、第二驅(qū)動(dòng)平行梁8a2完全相同，一端與質(zhì)量塊3a連接，另一端分別和第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llal、第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)lla2連接；子結(jié)構(gòu)中的檢測(cè)平行梁組合第一檢測(cè)平行梁9al、第二檢測(cè)平行梁9a2完全相同，一端與質(zhì)量塊3a連接，另一端分別和第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2連接。第一驅(qū)動(dòng)平行梁8al、第二驅(qū)動(dòng)平行梁8a2組合與第一檢測(cè)平行梁9al、第二檢測(cè)平行梁9a2組合將質(zhì)量塊3a在X軸和Y軸方向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了隔離。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llal、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)lla2被限制在X軸方向運(yùn)動(dòng)，子結(jié)構(gòu)中的第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2被限制在Y軸方向運(yùn)動(dòng)。
[0021]當(dāng)工作時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llal、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)lla2在輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下通過第一驅(qū)動(dòng)平行梁8al、第二驅(qū)動(dòng)平行梁8a2帶動(dòng)質(zhì)量塊3a在X軸方向上來回振動(dòng)。此時(shí)，如果在Z軸方向上有角速度輸入，那么質(zhì)量塊3a將在Y軸方向上受到X軸振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力而產(chǎn)生在Y方向上的受迫振動(dòng)。當(dāng)X方向上的振動(dòng)恒定時(shí)，Y方向上受迫振動(dòng)的科里奧利力正比于Z軸方向上的輸入角速度，從而可以通過第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2測(cè)量質(zhì)量塊3a在Y軸上的受迫振動(dòng)的振幅得知Z軸方向上的輸入角速度大小。
[0022]微陀螺的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖2所示，由第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilal、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)lla2、第一框架14al、第二框架14a2 ;第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llal、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)lla2布置在質(zhì)量塊3a左右兩側(cè)通過第一框架14al、第二框架14a2連接。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置，但是由于兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)要對(duì)質(zhì)量塊產(chǎn)生同向的驅(qū)動(dòng)力，故在如圖2所不設(shè)置的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，均為右側(cè)的梳齒結(jié)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)梳齒，左側(cè)的梳齒結(jié)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)反饋梳齒反饋信號(hào)至驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成的電路中調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率，以使整個(gè)裝置處于最佳工作狀態(tài)。以下以第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilal為例具體說明，本實(shí)施例中第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilal包括上下兩個(gè)相同的梳齒架結(jié)構(gòu)，然而也可以只設(shè)置一個(gè)梳齒架結(jié)構(gòu)而不會(huì)影響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。以下以上部的梳齒架結(jié)構(gòu)為例:如圖2所示，各梳齒架平行排列且平行于質(zhì)量塊所在的正方形抵近的一邊，自距離質(zhì)量塊由遠(yuǎn)及近依次為驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架12al、驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13al、驅(qū)動(dòng)固定梳齒13a2、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架12a2，其中，驅(qū)動(dòng)固定梳齒13a2設(shè)置于驅(qū)動(dòng)固定基座上10a7，驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13aI設(shè)置于驅(qū)動(dòng)反饋固定基座10a5上。通過在驅(qū)動(dòng)固定梳齒13a2上施加帶直流偏置的交流電壓，采用靜電驅(qū)動(dòng)方式來驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊3a做間歇振動(dòng)，通過驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13al來檢測(cè)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀況反饋調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路。其中下部梳齒架結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架13a5、驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒12a5、驅(qū)動(dòng)固定梳齒12a6、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架13a6、驅(qū)動(dòng)固定基座10a8和驅(qū)動(dòng)反饋固定基座10a6同樣設(shè)置。第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)lla2中的上部梳齒架的驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架12a3、驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13a3、驅(qū)動(dòng)固定梳齒13a4、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架12a4、驅(qū)動(dòng)固定基座上lOall、驅(qū)動(dòng)反饋固定基座10a9和下部梳齒架的驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架12a7、驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13a7、驅(qū)動(dòng)固定梳齒13a8、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架12a8、驅(qū)動(dòng)固定基座10al2和驅(qū)動(dòng)反饋固定基座IOalO也同樣設(shè)置。
[0023]第二子結(jié)構(gòu)Ib由第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llbl、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llb2、第一框架14bl、第二框架14b2 ;第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilbl、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llb2布置在質(zhì)量塊3b左右兩側(cè)通過第一框架14bl、第二框架14b2連接。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置，但是由于兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)要對(duì)質(zhì)量塊產(chǎn)生同向的驅(qū)動(dòng)力，故在如圖2所示設(shè)置的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，均為右側(cè)的梳齒結(jié)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)梳齒，左側(cè)的梳齒結(jié)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)反饋梳齒反饋信號(hào)至驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成的電路中調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率，以使整個(gè)裝置處于最佳工作狀態(tài)。以下以第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilbl為例具體說明，本實(shí)施例中第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Ilbl包括上下兩個(gè)相同的梳齒架結(jié)構(gòu)，然而也可以只設(shè)置一個(gè)梳齒架結(jié)構(gòu)而不會(huì)影響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。以下以上部的梳齒架結(jié)構(gòu)為例:如圖2所示，各梳齒架平行排列且平行于質(zhì)量塊所在的正方形抵近的一邊，自距離質(zhì)量塊由遠(yuǎn)及近依次為驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架12bl、驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13bl、驅(qū)動(dòng)固定梳齒13b2、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架12b2，其中，驅(qū)動(dòng)固定梳齒13b2設(shè)置于驅(qū)動(dòng)固定基座上10b7，驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13bl設(shè)置于驅(qū)動(dòng)反饋固定基座10b5上。通過在驅(qū)動(dòng)固定梳齒13b2上施加帶直流偏置的交流電壓，采用靜電驅(qū)動(dòng)方式來驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊3b做間歇振動(dòng)，通過驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13bl來檢測(cè)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀況反饋調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路。為了實(shí)現(xiàn)兩質(zhì)量塊3a、3b的反相驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)固定梳齒13a2和13b2上施加反相的交流信號(hào)。其中下部梳齒架結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架13b5、驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒12b5、驅(qū)動(dòng)固定梳齒12b6、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架13b6、驅(qū)動(dòng)固定基座上10b8和驅(qū)動(dòng)反饋固定基座10b6同樣設(shè)置。第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llb2中的上部梳齒架的驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架12b3、驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13b3、驅(qū)動(dòng)固定梳齒13b4、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架12b4、驅(qū)動(dòng)固定基座lObll、驅(qū)動(dòng)反饋固定基座10b9和下部梳齒架的驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架12b7、驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13b7、驅(qū)動(dòng)固定梳齒13b8、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架12b8、驅(qū)動(dòng)固定基座10bl2和驅(qū)動(dòng)反饋固定基座IOblO也同樣設(shè)置。
[0024]微陀螺的檢測(cè)機(jī)構(gòu)如圖3所示，第一子結(jié)構(gòu)Ia的檢測(cè)機(jī)構(gòu)位于第一檢測(cè)區(qū)域5al和第二檢測(cè)區(qū)域5a2，分別為位于第一檢測(cè)區(qū)域5al的第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al和位于第二檢測(cè)區(qū)域5a2的第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2 ;第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2布置在質(zhì)量塊3a上下兩側(cè)。第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al與第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2同樣設(shè)置，如圖3所示本實(shí)施例中第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al設(shè)置成左右相同的梳齒架結(jié)構(gòu)。實(shí)際當(dāng)中也可以只設(shè)置一個(gè)該種梳齒架結(jié)構(gòu)而不影響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。其中左部的梳齒架結(jié)構(gòu)包括四條平行的梳齒架，平行于質(zhì)量塊所在的正方形抵近的一邊，距離質(zhì)量塊由近及遠(yuǎn)依次為第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16a2、第一固定檢測(cè)梳齒17a2、第二固定檢測(cè)梳齒17al、第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16al，其中第一固定檢測(cè)梳齒17a2設(shè)置在第一檢測(cè)梳齒固定基座10al5上、第二固定檢測(cè)梳齒17al設(shè)置在第二檢測(cè)梳齒固定基座10al3上，其中第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16a2與第一固定檢測(cè)梳齒17a2相配合構(gòu)成第一梳齒電容，第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16al與第二固定檢測(cè)梳齒17al相配合構(gòu)成第二梳齒電容，第一梳齒電容位于第二梳齒電容靠近質(zhì)量塊的一側(cè)。右側(cè)的梳齒架結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置，且同樣設(shè)置有第一檢測(cè)梳齒固定基座10al6和第二檢測(cè)梳齒固定基座10al4。對(duì)于第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2同樣設(shè)置有左側(cè)梳齒架結(jié)構(gòu)的第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16a3、第一固定檢測(cè)梳齒17a3、第二固定檢測(cè)梳齒17a4、第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16a4、第一檢測(cè)梳齒固定基座10al7和第二檢測(cè)梳齒固定基座10al9，右側(cè)的梳齒架結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置，且同樣設(shè)置有第一檢測(cè)梳齒固定基座10al8和第二檢測(cè)梳齒固定基座10a20。
[0025]對(duì)于第二子結(jié)構(gòu)Ib的檢測(cè)機(jī)構(gòu)位于第一檢測(cè)區(qū)域5bl和第二檢測(cè)區(qū)域5b2，分別為位于第一檢測(cè)區(qū)域5bl的第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15bl和位于第二檢測(cè)區(qū)域5b2的第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15b2，第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15bl和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15b2布置在質(zhì)量塊3b上下兩側(cè)。第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15bl與第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15b2同樣設(shè)置，如圖3所示本實(shí)施例中第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15bl設(shè)置成左右相同的梳齒架結(jié)構(gòu)。實(shí)際當(dāng)中也可以只設(shè)置一個(gè)該種梳齒架結(jié)構(gòu)而不影響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。其中左部的梳齒架結(jié)構(gòu)包括四條平行的梳齒架，平行于質(zhì)量塊所在的正方形抵近的一邊，距離質(zhì)量塊由近及遠(yuǎn)依次為第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16b2、第一固定檢測(cè)梳齒17b2、第二固定檢測(cè)梳齒17bl、第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16bl，其中第一固定檢測(cè)梳齒17b2設(shè)置在第一檢測(cè)梳齒固定基座IOb15上、第二固定檢測(cè)梳齒17bI設(shè)置在第二檢測(cè)梳齒固定基座IOb13上，其中第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16b2與第一固定檢測(cè)梳齒17b2相配合構(gòu)成第一梳齒電容，第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16bl與第二固定檢測(cè)梳齒17bl相配合構(gòu)成第二梳齒電容，第一梳齒部位于第二梳齒部靠近質(zhì)量塊的一側(cè)。右側(cè)的梳齒架結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置，且同樣設(shè)置有第一檢測(cè)梳齒固定基座10bl6和第二檢測(cè)梳齒固定基座10bl4。對(duì)于第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15b2同樣設(shè)置有左側(cè)梳齒架結(jié)構(gòu)的第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16b3、第一固定檢測(cè)梳齒17b3、第二固定檢測(cè)梳齒17b4、第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架16b4、第一檢測(cè)梳齒固定基座10bl7和第二檢測(cè)梳齒固定基座10bl9，右側(cè)的梳齒架結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置，且同樣設(shè)置有第一檢測(cè)梳齒固定基座10bl8和第二檢測(cè)梳齒固定基座10b20。
[0026]玻璃基座如圖4所示，包括信號(hào)引線和金屬硅/玻璃鍵合點(diǎn)。其中第一子結(jié)構(gòu)Ia的信號(hào)引線包括公共電極引線19a、驅(qū)動(dòng)輸入引線20al、驅(qū)動(dòng)反饋引線21al、檢測(cè)信號(hào)引線正極22al、檢測(cè)信號(hào)引線負(fù)極22a2，各引線如圖所示鏈接，且公共電極引線連通至第一固定基座18al ;驅(qū)動(dòng)輸入引線20al連通至第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)固定梳齒13a2和12a6 ;驅(qū)動(dòng)反饋引線21al連通至第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13al和12a5 ;檢測(cè)信號(hào)引線正極22al連通至第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第一固定檢測(cè)梳齒17a2和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第二固定檢測(cè)梳齒17a4 ;檢測(cè)信號(hào)引線負(fù)極22a2連通至第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第二固定檢測(cè)梳齒17al和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第一固定檢測(cè)梳齒17a3。金屬硅/玻璃鍵合點(diǎn)包括第一固定基座鍵合點(diǎn)18al、第二固定基座鍵合點(diǎn)18a2、第三固定基座鍵合點(diǎn)18a3、第四固定基座鍵合點(diǎn)18a4，驅(qū)動(dòng)固定基座鍵合點(diǎn)18a7、驅(qū)動(dòng)固定基座鍵合點(diǎn)18a8、驅(qū)動(dòng)固定基座鍵合點(diǎn)18all、驅(qū)動(dòng)固定基座鍵合點(diǎn)18al2，驅(qū)動(dòng)反饋固定基座鍵合點(diǎn)18a5、驅(qū)動(dòng)反饋固定基座鍵合點(diǎn)18a6、驅(qū)動(dòng)反饋固定基座鍵合點(diǎn)18a9、驅(qū)動(dòng)反饋固定基座鍵合點(diǎn)18al0，第二檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18al3、第二檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18al4、第一檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18al5、第一檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18al6、第一檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18al7、第一檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18al8、第二檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18al9、第二檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18a20。
[0027]第二子結(jié)構(gòu)Ib的信號(hào)引線包括公共電極引線1%、驅(qū)動(dòng)輸入引線21bl、驅(qū)動(dòng)反饋引線20bl、檢測(cè)信號(hào)引線正極22bl、檢測(cè)信號(hào)引線負(fù)極22b2，各引線如圖所示鏈接，且公共電極引線連通至第三固定基座18b3 ;驅(qū)動(dòng)輸入引線21bl連通至第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)固定梳齒13b2和12b6 ;驅(qū)動(dòng)反饋引線20bl連通至第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒13bl和12b5 ;檢測(cè)信號(hào)引線正極22bl連通至第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第二固定檢測(cè)梳齒17bl和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第一固定檢測(cè)梳齒17b3 ;檢測(cè)信號(hào)引線負(fù)極22b2連通至第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第一固定檢測(cè)梳齒17b2和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第二固定檢測(cè)梳齒17b4。金屬硅/玻璃鍵合點(diǎn)包括第一固定基座鍵合點(diǎn)18bl、第二固定基座鍵合點(diǎn)18b2、第三固定基座鍵合點(diǎn)18b3、第四固定基座鍵合點(diǎn)18b4，驅(qū)動(dòng)固定基座鍵合點(diǎn)18b7、驅(qū)動(dòng)固定基座鍵合點(diǎn)18b8、驅(qū)動(dòng)固定基座鍵合點(diǎn)18bll、驅(qū)動(dòng)固定基座鍵合點(diǎn)18bl2，驅(qū)動(dòng)反饋固定基座鍵合點(diǎn)18b5、驅(qū)動(dòng)反饋固定基座鍵合點(diǎn)18b6、驅(qū)動(dòng)反饋固定基座鍵合點(diǎn)18b9、動(dòng)反饋固定基座鍵合點(diǎn)18bl0，第二檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18bl3、第二檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18bl4、第一檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18bl5、第一檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18bl6、第一檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18bl7、第一檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18bl8、第二檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18bl9、第二檢測(cè)梳齒固定基座鍵合點(diǎn)18b20。
[0028]各個(gè)固定基座:10al、10a2、10a3、10a4、10a5、10a6、10a7、10a8、10a9、10al0、10all、10al2、10al3、10al4、10al5、10al6、10al7、10al8、10al9、10a20、10bl、10b2、10b3、10b4、10b5、10b6、10b7、10b8、10b9、10bl0、10bll、10bl2、10bl3、10bl4、10bl5、10bl6、10bl7、10bl8、10bl9、10b20 分別對(duì)應(yīng)鍵合點(diǎn) 18al、18a2、18a3、18a4、18a5、18a6、18a7、18a8、18a9、18al0、18all、18al2、18al3、18al4、18al5、18al6、18al7、18al8、18al9、18a20、18bl、18b2、18b3、18b4、18b5、18b6、18b7、18b8、18b9、18bl0、18bll、18bl2、18bl3、18bl4、18bl5、18bl6、18bl7、18bl8、18bl9、18b20 相連。
[0029]本發(fā)明硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀，采用單邊靜電驅(qū)動(dòng),差動(dòng)電容檢測(cè)的工作方式，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的固定驅(qū)動(dòng)梳齒上施加帶直流偏置的交流驅(qū)動(dòng)電壓后，產(chǎn)生交變驅(qū)動(dòng)力，在交變驅(qū)動(dòng)力的作用下，驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llal、第二一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)lla2通過第一驅(qū)動(dòng)平行梁8al、第二驅(qū)動(dòng)平行梁8a2帶動(dòng)質(zhì)量塊3a沿著X方向做相向的簡(jiǎn)諧線振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llbl、第二一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)llb2通過第一驅(qū)動(dòng)平行梁8bl、第二驅(qū)動(dòng)平行梁8b2帶動(dòng)質(zhì)量塊3b沿著X方向做相向的簡(jiǎn)諧線振動(dòng)；而此時(shí)第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2由于第八固接U型折疊梁7al、第三固接U型梁7a2、第七固接U型折疊梁7a3、第四固接U型折疊梁7a4的束縛在驅(qū)動(dòng)方向保持靜止，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)對(duì)檢測(cè)的解耦；當(dāng)陀螺儀有繞Z軸的外界輸入角速率ω z時(shí)，根據(jù)右手定則，質(zhì)量塊3a在輸出軸Y軸受到哥氏加速度的作用，在哥氏慣性力的作用下，質(zhì)量塊3a沿著敏感軸Y軸作相向簡(jiǎn)諧線振動(dòng)，而質(zhì)量塊3b沿著敏感軸Y軸與質(zhì)量塊3a作相反的簡(jiǎn)諧線振動(dòng)。通過第一檢測(cè)平行梁9al和第二檢測(cè)平行梁9a2帶動(dòng)第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2沿Y方向作相向的簡(jiǎn)諧線振動(dòng)，而此時(shí)第一驅(qū)動(dòng)部分4al、第二驅(qū)動(dòng)部分4a2由于受到第一固接U型折疊梁6al、第二固接U型梁6a2、第六固接U型折疊梁6a3、第五固接U型折疊梁6a4的束縛而保持靜止，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)對(duì)驅(qū)動(dòng)的解耦；通過第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)15al和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)15a2的固定檢測(cè)梳齒第二固定檢測(cè)梳齒17al、第一固定檢測(cè)梳齒17a2、第一固定檢測(cè)梳齒17a3、第二固定檢測(cè)梳齒17a4將這種簡(jiǎn)諧線振動(dòng)經(jīng)電子線路處理后，可以獲得電壓信號(hào)。第二子結(jié)構(gòu)Ib的原理也相同。輸出電壓信號(hào)為子結(jié)構(gòu)3a和3b輸出電壓信號(hào)之差,且輸出電壓信號(hào)的大小正比于輸入角速率的大小。通過后續(xù)的鑒相器比較輸出電壓信號(hào)與激勵(lì)信號(hào)的相位關(guān)系，則可判明輸入角速率的方向。
[0030]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀，其特征在于，包括基座、第一子結(jié)構(gòu)(la)、第二子結(jié)構(gòu)(Ib)和子結(jié)構(gòu)連接裝置，第一子結(jié)構(gòu)(Ia)和第二子結(jié)構(gòu)(Ib)之間通過子結(jié)構(gòu)連接裝置連接，所述的第一子結(jié)構(gòu)(Ia)和第二子結(jié)構(gòu)(Ib)均為角速度測(cè)量子結(jié)構(gòu)，所述的角速度測(cè)量子結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量塊(3a)、固定在基座上的第一固定基座(IOal)、固定在基座上的第二固定基座(10a2)、固定在基座上的第三固定基座(10a3)、固定在基座上的第四固定基座(10a4)、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Ilal)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(lla2)、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15al)、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15a2)、第一驅(qū)動(dòng)平行梁(8al)、第二驅(qū)動(dòng)平行梁(8a2)、第一檢測(cè)平行梁(9al)、第二檢測(cè)平行梁(9a2)、第一固接U型折疊梁^al)、第二固接U型折疊梁^a2)、第三固接U型折疊梁(7a2)、第四固接U型折疊梁(7a4)、第五固接U型折疊梁^a4)、第六固接U型折疊梁^a3)、第七固接U型折疊梁(7a3)、第八固接U型折疊梁(7al);第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Ilal)通過第一固接U型梁(Sal)連接至第一固定基座(IOal)、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Ilal)通過第二固接U型梁(6a2)連接至第二固定基座(10a2);第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15a2)通過第三固接U型梁(7a2)連接至第二固定基座(10a2)、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15a2)通過第四固接U型梁(7a4)連接至第三固定基座(10a3);第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(lla2)通過第五固接U型梁(6a4)連接至第三固定基座(10a3)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過第六固接U型梁(6a3)連接至第四固定基座(10a4);第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15al)通過第七固接U型梁(7a3)連接至第四固定基座(10a4)、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15al)通過第八固接U型梁(7al)連接至第一固定基座(IOal);第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Ilal)設(shè)置在質(zhì)量塊(3a)的一側(cè)，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(lla2)設(shè)置在質(zhì)量塊(3a)相對(duì)的另一側(cè)，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Ilal)與質(zhì)量塊(3a)之間通過第一驅(qū)動(dòng)平行梁(8al)連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(lla2)與質(zhì)量塊(3a)之間通過第二驅(qū)動(dòng)平行梁(8a2)連接，以從一個(gè)驅(qū)動(dòng)方向上驅(qū)動(dòng)該質(zhì)量塊(3a)在上振動(dòng)；第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15al)設(shè)置在質(zhì)量塊(3a)的一側(cè)，第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15a2)設(shè)置在質(zhì)量塊(3a)相對(duì)的另一側(cè),第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15al)與質(zhì)量塊(3a)之間通過第一檢測(cè)平行梁(9al)連接，第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15a2)與質(zhì)量塊(3a)之間通過第二檢測(cè)平行梁(9a2)連接，以檢測(cè)質(zhì)量塊(3a)在垂直于驅(qū)動(dòng)方向上的質(zhì)量塊(3a)的振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀，其特征在于，所述的子結(jié)構(gòu)連接裝置連接包括第一 U型折疊梁(2a)和第二 U型折疊梁(2b)，第一子結(jié)構(gòu)(Ia)和第二子結(jié)構(gòu)(Ib)相互抵靠，在兩者緊鄰的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的上端和下端分別設(shè)置有第一U型折疊梁(2a)和第二 U型折疊梁(2b)以連接第一子結(jié)構(gòu)(Ia)和第二子結(jié)構(gòu)(lb)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀，其特征在于，所述的第一固定基座(IOal)、第二固定基座(10a2)、第三固定基座(10a3)、第四固定基座(10a4)分別設(shè)置于一正方形的四角，質(zhì)量塊(3a)設(shè)置于該正方形的中央，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Ilal)、第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15al)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(lla2)、第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15a2)分別設(shè)置于該正方形四邊的外側(cè)，其中第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Ilal)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(lla2)設(shè)置于相對(duì)兩邊的外側(cè)，第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15al)與第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15a2)設(shè)置于相對(duì)的另外兩邊的外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀，其特征在于，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Ilal)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(lla2)之間分別通過第一框架(14al)和第二框架(14a2)連接，所述的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Ilal)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(lla2)為微型驅(qū)動(dòng)電容機(jī)構(gòu)，所述的微型驅(qū)動(dòng)電容機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)活動(dòng)梳齒架(12a2)、驅(qū)動(dòng)反饋活動(dòng)梳齒架(12al)、設(shè)置于基座上的驅(qū)動(dòng)固定基座(10a7)、設(shè)置于驅(qū)動(dòng)固定基座上(10a7)的驅(qū)動(dòng)固定梳齒(13a2)、設(shè)置于基座上的驅(qū)動(dòng)反饋固定基座(10a5)和設(shè)置于驅(qū)動(dòng)反饋固定基座(10a5)上的驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒(13al)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀，其特征在于，所述的第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15al)和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)(15a2)為微型檢測(cè)電容機(jī)構(gòu)，所述的微型檢測(cè)電容機(jī)構(gòu)包括第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架(16a2)、第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架(16al)，第一檢測(cè)梳齒固定基座(10al5)和設(shè)置在第一檢測(cè)梳齒固定基座(10al5)上的第一固定檢測(cè)梳齒(17a2)，第二檢測(cè)梳齒固定基座(10al3)和設(shè)置在第二檢測(cè)梳齒固定基座(10al3)上的第二固定檢測(cè)梳齒(17al),其中第一活動(dòng)檢測(cè)梳齒架(16a2)與第一固定檢測(cè)梳齒(17a2)相配合構(gòu)成第一梳齒電容，第二活動(dòng)檢測(cè)梳齒架(16al)與第二固定檢測(cè)梳齒(17al)相配合構(gòu)成第二梳齒電容，第一梳齒電容位于第二梳齒電容靠近質(zhì)量塊的一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅微全解耦雙質(zhì)量雙線振動(dòng)式陀螺儀，其特征在于，所述的角速度測(cè)量子結(jié)構(gòu)還設(shè)置有公共電極引線(19a)、驅(qū)動(dòng)輸入引線(20al)、驅(qū)動(dòng)反饋引線(21al)、檢測(cè)信號(hào)引線正極(22al)、檢測(cè)信號(hào)引線負(fù)極(22a2);其中公共電極引線連通至第一固定基座(18al);驅(qū)動(dòng)輸入引線(20al)連通至第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)固定梳齒(13a2)和(12a6);驅(qū)動(dòng)反饋引線(21al)連通至第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)反饋固定梳齒(13al)和(12a5);檢測(cè)信號(hào)引線正極(22al)連通至第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第一固定檢測(cè)梳齒(17a2)和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第二固定檢測(cè)梳齒(17a4);檢測(cè)信號(hào)引線負(fù)極(22a2)連通至第一檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第二固定檢測(cè)梳齒(17al)和第二檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第一固定檢測(cè)梳齒(17a3)。
【文檔編號(hào)】G01C19/5719GK103900548SQ201410164249
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】楊波, 戴波, 殷勇, 鄧允朋, 王行軍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)