一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺制造技术

本实用新型专利技术涉及微惯性导航技术领域，具体涉及一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺。所述微机械陀螺包括嵌放有永磁体的基板及置于基板上侧的陀螺敏感机构；所述陀螺敏感机构包括一降低驱动方向及检测方向信号耦合影响的分体式质量块结构；所述分体式质量块结构包括一内质量块及一外质量块，所述内质量块与外质量块通过检测梁连接。本实用新型专利技术将隧道磁阻效应检测与陀螺哥氏效应相结合，结构简单、合理、紧凑，适合于微小型化。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微惯性导航
，具体涉及一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺。
技术介绍
目前，微机械陀螺常用的检测方式是压阻式、电容式、压电式和隧道效应式等，其中前两种共同的特点是：其灵敏度提高均依赖于结构刚度的减小，高灵敏度伴随着小量程、低过载，并且电容式的在小型化应用中也比较容易出现吸合和击穿等问题。此外，随着传感器尺寸的减小，其有效的敏感区域也随之减小，其灵敏度和分辨率等指标也明显降低，已经达到或接近其灵敏感知的极限，因而限制了检测灵敏度的进一步提高。压电效应传感器的灵敏度易漂移，需要经常校正，归零慢，不宜连续测试。隧道效应微机电传感器，制造工艺复杂，检测电路也相对较难实现，成品率低，不利于集成。因此，应用于中高灵敏的新效应敏感器件研究需求迫切。微机械陀螺通过真空封装的方法可以提高其品质因数，进而提高微陀螺的灵敏度，而真空封装成本昂贵，并且目前国内真空封装技术尚未成熟，真空腔内真空度保持时间较短，限制了微机械陀螺的性能提升。
技术实现思路
本技术为了解决现有微机械陀螺结构难以实现常压下高灵敏检测的问题，提供了一种基于隧道磁阻效应的高Q值面内检测微陀螺。一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺，所述微机械陀螺包括嵌放有永磁体的基板及置于基板上侧的陀螺敏感机构。进一步地，所述陀螺敏感机构包括一降低驱动方向及检测方向信号耦合影响的分体式质量块结构。进一步地，所述分体式质量块结构包括一内质量块及一外质量块，所述内质量块与外质量块通过检测梁连接。进一步地，所述陀螺敏感机构还包括支撑框体、驱动梁及隧道磁阻器件。进一步地，所述外质量块设置在所述支撑框体内侧，所述内质量块设置在外质量块内侧，所述隧道磁阻器件设置在内质量块中心处；所述外质量块通过驱动梁与所述支撑框体连接。进一步地，所述支撑框体整体呈方形，所述驱动梁垂直于所述方形一侧边，所述检测梁垂直所述驱动梁。进一步地，所述陀螺敏感机构上以内质量块中心点处垂直驱动梁的方向为X轴，以内质量块中心点处垂直X轴的方向为Y轴，由X轴向中心线与Y轴向中心线将陀螺敏感机构划分得到的四象限区域，在所述四象限区域内所述内质量块分别开设有用于设置检测梁的检测梁置梁槽，且所述检测梁置梁槽以相邻象限间的分界线对称设置；在所述四象限区域内所述外质量块分别开设有用于设置驱动梁的驱动梁置梁槽，且所述驱动梁置梁槽以相邻象限间的分界线对称设置。进一步地，所述隧道磁阻器件连接一信号引出线，所述外质量块上设置有反馈导线及驱动导线，所述支撑框体上设置有引线焊盘，所述反馈导线与驱动导线均经沿驱动梁设置的连接导线与引线焊盘连接。进一步地，所述基板中心区域嵌放有检测磁体，在所述检测磁体两侧嵌设有两个驱动磁体，所述检测磁体与隧道磁阻器件位置对应，所述驱动磁体与驱动置梁槽位置对应，所述基板上侧设置有一垫衬框体，所述陀螺敏感机构设置在所述垫衬框体上侧，所述垫衬框体与所述基板组合设置构成一凹槽，所述检测磁体及驱动磁体均置于所述凹槽内。本技术将隧道磁阻效应检测与陀螺哥氏效应相结合，结构简单、合理、紧凑，适合于微小型化。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为陀螺基板的结构示意图；图3为本技术实施例的整体结构主视图；图4为图1中A处的放大图；图5为陀螺敏感机构的俯视图。图中：1-隧道磁阻器件；2-内质量块；3-外质量块；4-检测梁；5-驱动梁；6-支撑框体；7-信号引出线；8-驱动导线；9-反馈导线；10-引线焊盘；11-驱动梁置梁槽；12-检测梁置梁槽；13-检测磁体；14-驱动磁体；15-垫衬框体；16-基板；17-陀螺敏感机构。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组合或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。另外，本技术实施例的描述过程中，所有图中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等器件位置关系，均以图1为标准。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。如图1、2所示，本技术提供的基于隧道磁阻效应的面内检测高Q值微陀螺结构，包括基板16、陀螺敏感机构17。所述基板16中心区域嵌放有检测磁体13，在所述检测磁体13两侧嵌设有两个驱动磁体14，所述基板16上侧设置有一垫衬框体15，所述陀螺敏感机构17设置在所述垫衬框体15上侧，所述垫衬框体15与所述基板16组合设置构成一凹槽，所述检测磁体13及驱动磁体14均置于所述凹槽内。所述陀螺敏感机构17包括支撑框体6、检测梁4、驱动梁5、内质量块2、外质量块3及隧道磁阻器件1；所述支撑框体6通过驱动梁5连接外质量块3，所述外质量块3通过检测梁4连接内质量块2，所述内质量块2上侧面中心处设置有隧道磁阻器件1。具体为所述陀螺敏感机构17上表面为方形，所述外质量块3置于所述支撑框体6内侧，所述内质量块2置于所述外质量块3内侧，连接外质量块3及支撑框体6的驱动梁5垂直于所述陀螺敏感机构17方形面的一侧边，并所述连接外质量块3及内质量块2的检测梁4与所述驱动梁5垂直；如图3、图4、图5所示，设定以内质量块2中心点处垂直驱动梁的方向为X轴，以内质量块2中心点处垂直X轴的方向为Y轴，所述内质量块2上由X轴向中心线与Y轴向中心线划分得到的四象限区域内分别开设有用于设置检测梁的检测梁置梁槽12，且内质量块2上相邻象限内的用于设置检测梁的置梁槽12以相邻象限间的分界线-内质量块2的X轴向中心线或Y轴向中心线为对称轴对称设置，所述外质量块3上由X轴向中心线与Y轴向中心线划分得到的四象限区域内分别开设有用于设置驱动梁的驱动梁置梁槽11，且外质量块3上相邻象限内的驱动梁置梁槽11以相邻象限间的分界线-外质量块3的X轴向中心线或Y轴向中心线为对称轴对称设置。所述隧道磁阻器件1产生的电学变化量通过信号引出线7引出；所述外质量块3上设置有反馈导线9、及驱动导线8，所述反馈导线9及驱动导线8连接到引线焊盘10；具体为反馈导线9与驱动导线8的两端经沿驱动梁5设置的连接导线与支撑框体6上相应的引线焊盘10连接。本技术中：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺，其特征在于，所述微机械陀螺包括嵌放有永磁体的基板及置于基板上侧的陀螺敏感机构；所述陀螺敏感机构包括一降低驱动方向及检测方向信号耦合影响的分体式质量块结构；所述分体式质量块结构包括一内质量块及一外质量块，所述内质量块与外质量块通过检测梁连接。

【技术特征摘要】
1.一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺，其特征在于，所述微机械陀螺包括嵌放有永磁体的基板及置于基板上侧的陀螺敏感机构；
所述陀螺敏感机构包括一降低驱动方向及检测方向信号耦合影响的分体式质量块结构；所述分体式质量块结构包括一内质量块及一外质量块，所述内质量块与外质量块通过检测梁连接。
2.根据权利要求1所述的一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺，其特征在于，所述陀螺敏感机构还包括支撑框体、驱动梁及隧道磁阻器件。
3.根据权利要求2所述的一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺，其特征在于，所述外质量块设置在所述支撑框体内侧，所述内质量块设置在外质量块内侧，所述隧道磁阻器件设置在内质量块中心处；
所述外质量块通过驱动梁与所述支撑框体连接。
4.根据权利要求3所述的一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺，其特征在于，所述支撑框体整体呈方形，所述驱动梁垂直于所述方形一侧边，所述检测梁垂直所述驱动梁。
5.根据权利要求4所述的一种面内检测的高Q值隧道磁阻效应的微机械陀螺，其特征在于，所述陀螺敏感机构上以内质量块中心点处垂直驱动梁的方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟委，褚伟航，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：新型
国别省市：山西;14