一种微机电两轴陀螺仪制造技术

本发明专利技术提供了一种微机电两轴陀螺仪，驱动结构包括驱动质量块和驱动电极，驱动质量块与驱动电极构成驱动电容；驱动电容用于驱动所述驱动质量块在一特定方向上做往复振动；每个检测结构包括检测质量块和检测电极，检测质量块与检测电极构成检测电容；检测电容用于检测驱动质量块上产生的科氏力带动检测质量块绕第一轴或第二轴运动而引起的电容变化。由于驱动质量块做往复振动的方向与检测质量块运动的方向即绕第一轴和第二轴运动的方向均不同，因此，在无角速度输入即无科氏力的情况下，驱动质量块不会带动检测质量块运动，从而可以实现驱动模态下驱动结构和检测结构的机械解耦，进而可以减小陀螺仪的输出正交误差，提高陀螺仪的输出精度。

MEMS dual axis gyroscope

The invention provides a micro electric two axis gyroscope drive structure comprises a drive block and a driving electrode, the drive block and a driving electrode to form the drive capacitor; driving voltage for driving the drive block in a specific direction to do reciprocating vibration; each detection structure including the detection of mass detection and detection electrodes, mass and the detection electrode capacitance detection; detection capacitance for detecting driven mass Coriolis force driven mass detection around the first or second axis movement and the change of capacitance caused by. Because the drive block do reciprocating vibration direction and the direction of the detection of mass movement around the first axis and second axis direction are different, therefore, in the absence of input angular velocity is the Coriolis force under the condition of the drive block can not drive the mass movement can be detected, the mechanical decoupling drive structure and structure to achieve detection the drive mode, which can reduce the output error of orthogonal gyroscopes, improve the output precision of gyroscope.

【技术实现步骤摘要】
一种微机电两轴陀螺仪
本专利技术涉及微机电
，更具体地说，涉及一种微机电两轴陀螺仪。
技术介绍
基于微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem，MEMS)加工制造的MEMS陀螺仪，由于具有体积小、成本低、集成性好等诸多优点，因此，已经广泛应用在消费电子、医疗、汽车等重要领域。现有的MEMS陀螺仪有两个工作模态：驱动模态和检测模态。在驱动模态下，驱动电容驱动质量块做往复振动，在受到外加角速度时，即在检测模态下，检测电容检测由于科氏力导致的该质量块在检测方向上的运动引起的电容变化，以根据该电容变化确定输入到MEMS陀螺仪的角速度。但是，由于现有的MEMS陀螺仪的驱动模态和检测模态之间存在较大的耦合，即在无科氏力的情况下，驱动模态下质量块的振动能量也会耦合到检测模态的质量块上，因此，会导致MEMS陀螺仪具有较大的输出误差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种微机电两轴陀螺仪，以解决由于MEMS陀螺仪的驱动模态和检测模态之间存在较大的耦合，而导致输出正交误差较大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种微机电两轴陀螺仪，包括一个驱动结构和两个检测结构；所述驱动结构包括至少两个驱动质量块和至少两个驱动电极，每一所述驱动质量块与一所述驱动电极构成一驱动电容；所述驱动电容用于驱动所述驱动质量块在一特定方向上做往复振动；每个所述检测结构包括至少两个检测质量块和至少两个检测电极，每一所述检测质量块与一所述检测电极构成一检测电容；所述检测电容用于检测所述两轴陀螺仪输入的角速度在所述驱动质量块上产生的科氏力带动所述检测质量块绕第一轴或第二轴运动而引起的电容变化，所述第一轴和所述第二轴的方向与所述特定方向均不同。优选地，所述驱动质量块之间通过第一弹性梁耦合连接；所述检测质量块之间机械耦合连接；所述驱动质量块和所述检测质量块之间通过第二弹性梁连接。优选地，一个所述检测结构包括第一检测质量块和第二检测质量块，另一个所述检测结构包括第三检测质量块和第四检测质量块；所述第一检测质量块和第二检测质量块沿所述第一轴对称设置；所述第三检测质量块和第四检测质量块沿所述第二轴对称设置；所述第一轴与所述第二轴垂直。优选地，所述驱动结构包括第一驱动质量块、第二驱动质量块、第三驱动质量块和第四驱动质量块；所述第一驱动质量块和第二驱动质量块沿所述第一轴和所述第二轴的交点中心对称设置，所述第三驱动质量块和第四驱动质量块沿所述第一轴和所述第二轴的交点中心对称设置，且所述第一驱动质量块和所述第二驱动质量块沿所述第一轴或所述第二轴对称设置。优选地，第一驱动质量块位于第一检测质量块和第三检测质量块之间；第二驱动质量块位于第二检测质量块和第四检测质量块之间；第三驱动质量块位于第二检测质量块和第三检测质量块之间；第四驱动质量块位于第一检测质量块和第四检测质量块之间。优选地，还包括基底以及固定在所述基底上的中央锚点；所述中央锚点通过第三弹性梁与所述检测质量块连接。优选地，所述驱动结构还包括至少两个驱动反馈电极，每一所述驱动反馈电极与一所述驱动质量块构成一驱动反馈电容；所述驱动反馈电容用于检测所述驱动质量块往复振动产生的电容变化，并通过信号处理电路将所述电容变化反馈至所述驱动电极。优选地，每个所述驱动质量块都包括两个镂空区域，所述驱动电极位于一个所述镂空区域，所述驱动反馈电极位于另一个所述镂空区域，且所述驱动电极和所述驱动反馈电极固定在所述基底上。优选地，所述检测电极位于所述检测质量块和所述基底之间。与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：本专利技术所提供的微机电两轴陀螺仪，包括一个驱动结构和两个检测结构；驱动结构包括至少两个驱动质量块，每个所述检测结构包括至少两个检测质量块。由于驱动质量块做往复振动的方向与检测质量块运动的方向即绕第一轴和所述第二轴运动的方向均不同，因此，在无角速度输入即无科氏力的情况下，驱动质量块不会带动检测质量块运动，从而可以实现驱动模态下驱动结构和检测结构的机械解耦，进而可以减小陀螺仪的输出误差，提高陀螺仪的输出精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的两轴陀螺仪的俯视结构示意图；图2为图1所示的两轴陀螺仪的剖面结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种两轴陀螺仪，如图1和图2所示，该两轴陀螺仪包括基底1和设置在基底1上的机械结构，该机械结构包括两个检测结构和一个驱动结构。所述驱动结构包括至少两个驱动质量块和至少两个驱动电极，每一所述驱动质量块与一所述驱动电极构成一驱动电容；所述驱动电容用于驱动所述驱动质量块在一特定方向上做往复振动；每个所述检测结构包括至少两个检测质量块和至少两个检测电极，每一所述检测质量块与一所述检测电极构成一检测电容；所述检测电容用于检测所述两轴陀螺仪输入的角速度在所述驱动质量块上产生的科氏力带动所述检测质量块绕第一轴或第二轴运动而引起的电容变化，所述第一轴和所述第二轴的方向与所述特定方向均不同。其中，所述驱动质量块之间通过第一弹性梁耦合连接，所述检测质量块之间机械耦合连接，所述驱动质量块和所述检测质量块之间通过第二弹性梁连接。此外，每个所述驱动结构还包括至少一个驱动反馈电极，每一所述驱动反馈电极与一所述驱动质量块构成一驱动反馈电容；所述驱动反馈电容用于检测所述驱动质量块往复振动产生的电容变化，并通过信号处理电路将所述电容变化反馈至所述驱动电极。下面以两轴陀螺仪包括每个检测结构包括两个检测质量块以及驱动结构包括四个驱动质量块为例进行说明。当然，本专利技术并不限于此，在其他实施例中，驱动结构可以包括两个驱动质量块或三个驱动质量块等。如图1所示，两轴陀螺仪包括两个检测结构，一个所述检测结构包括第一检测质量块M1和第二检测质量块M2，另一种所述检测结构包括第三检测质量块M3和第四检测质量块M4；所述第一检测质量块M1和第二检测质量块M2沿所述第一轴即X轴对称设置；所述第三检测质量块M3和第四检测质量块M4沿所述第二轴即Y轴对称设置；所述第一轴与所述第二轴垂直。可选地，本实施例中的第一检测质量块M1、第二检测质量块M2、第三检测质量块M3和第四检测质量块M4都为条形板状结构，第一检测质量块M1、第二检测质量块M2、第三检测质量块M3和第四检测质量块M4通过各自相连的区域机械耦合连接，可选地，第一检测质量块M1、第二检测质量块M2、第三检测质量块M3和第四检测质量块M4通过各自相连的区域刚性连接，并构成十字形结构。并且，第一检测质量块M1、第二检测质量块M2、第三检测质量块M3和第四检测质量块M4分别通过一个第三弹性梁S3与中央锚点10连接，该中央锚点10固定在基底1的中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电两轴陀螺仪，其特征在于，包括一个驱动结构和两个检测结构；所述驱动结构包括至少两个驱动质量块和至少两个驱动电极，每一所述驱动质量块与一所述驱动电极构成一驱动电容；所述驱动电容用于驱动所述驱动质量块在一特定方向上做往复振动；每个所述检测结构包括至少两个检测质量块和至少两个检测电极，每一所述检测质量块与一所述检测电极构成一检测电容；所述检测电容用于检测所述两轴陀螺仪输入的角速度在所述驱动质量块上产生的科氏力带动所述检测质量块绕第一轴或第二轴运动而引起的电容变化，所述第一轴和所述第二轴的方向与所述特定方向均不同。

【技术特征摘要】
1.一种微机电两轴陀螺仪，其特征在于，包括一个驱动结构和两个检测结构；所述驱动结构包括至少两个驱动质量块和至少两个驱动电极，每一所述驱动质量块与一所述驱动电极构成一驱动电容；所述驱动电容用于驱动所述驱动质量块在一特定方向上做往复振动；每个所述检测结构包括至少两个检测质量块和至少两个检测电极，每一所述检测质量块与一所述检测电极构成一检测电容；所述检测电容用于检测所述两轴陀螺仪输入的角速度在所述驱动质量块上产生的科氏力带动所述检测质量块绕第一轴或第二轴运动而引起的电容变化，所述第一轴和所述第二轴的方向与所述特定方向均不同。2.根据权利要求1所述的陀螺仪，其特征在于，所述驱动质量块之间通过第一弹性梁耦合连接；所述检测质量块之间机械耦合连接；所述驱动质量块和所述检测质量块之间通过第二弹性梁连接。3.根据权利要求2所述的陀螺仪，其特征在于，一个所述检测结构包括第一检测质量块和第二检测质量块，另一个所述检测结构包括第三检测质量块和第四检测质量块；所述第一检测质量块和第二检测质量块沿所述第一轴对称设置；所述第三检测质量块和第四检测质量块沿所述第二轴对称设置；所述第一轴与所述第二轴垂直。4.根据权利要求3所述的陀螺仪，其特征在于，所述驱动结构包括第一驱动质量块、第二驱动质量块、第三驱动质量块和第四驱动质量块；所述第一驱动质量块和第二驱动质量块沿所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹波，郭梅寒，
申请(专利权)人：深迪半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31