一种低温度系数的微机械陀螺制造技术

本发明专利技术公开一种低温度系数的微机械陀螺。本发明专利技术采用三框架全解耦式结构，该结构具有驱动框、质量块和检测框依次嵌套，驱动框与外界锚点通过外部驱动折叠梁联结，驱动框与质量块通过外部检测折叠梁联结，质量块与检测框通过内部驱动折叠梁联结，检测框与内部锚点通过内部折叠梁联结。驱动齿在驱动框上均匀分布，驱动检测齿分布在驱动框的四角，分别沿竖直中心线和水平中心线对称分布。检测梳齿分布在检测框内部，分为2的正整数倍组，每组由两对数量相同，方向相反的梳齿组成。检测梳齿沿水平中心线对称分布。该微机械陀螺可相互抵消材料温度系数不匹配带来的电容变化，降低陀螺整体性能对温度变化的敏感性。

【技术实现步骤摘要】
一种低温度系数的微机械陀螺
本专利技术属于微机械陀螺结构
，具体涉及一种低温度系数的微机械陀螺。
技术介绍
微机械陀螺一般能够对载体在惯性空间的角速率进行测量，因此其在惯性导航以及制导领域应用广泛。由于微机械陀螺通常由硅和玻璃组合制成，两种材料的热膨胀系数不匹配会带来较大的温度系数，也影响了微机械陀螺的性能发挥，严重制约微机械陀螺在惯性导航和制导领域的应用范围。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述情况，本专利技术的目的是提供一种结构简单、体积小并且具有较低温度系数的微机械陀螺。本专利技术的上述目的是利用以下技术方案实现的：一种低温度系数的微机械陀螺，所述陀螺包含驱动框、质量块和检测框，驱动框通过弹性梁与外界锚点联结，驱动框与质量块通过外部检测折叠梁联结，质量块与检测框通过内部驱动折叠梁联结，检测框与内部锚点通过内部折叠梁联结，其中在检测框内部沿陀螺水平中心线，对称分布有N组检测梳齿，N为2的正整数倍，每组检测梳齿完全相同，由两对数量相同，方向相反的检测梳齿组成。其中所述N组检测梳齿为2组。所述微机械陀螺还包括沿陀螺竖直中心线，对称分布在驱动框两侧的驱动梳齿，驱动梳齿均相对于陀螺水平中心线对称，驱动框的四角还分别沿陀螺竖直中心线和水平中心线，对称分布有数量相同的驱动检测梳齿。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1)检测梳齿分为二的整数倍组，沿水平中心线对称分布，每组由两对数量相同，方向相反的检测梳齿组成，这样因材料温度系数不匹配带来的电容变化可相互抵消，降低陀螺整体性能对温度变化的敏感性。2)驱动检测梳齿分别沿竖直中心线和水平中心线对称分布，上下左右方向相反，数量相同，可降低材料温度系数不匹配带来的灵敏度变化。3)所述微机械陀螺结构为沿竖直中心线和水平中心线全对称分布，可以降低工艺制造难度。附图说明图1是按照本专利技术的实施例的低温度系数的微机械陀螺的结构示意图。具体实施方式为了更清楚地理解本专利技术的目的、技术方案及优点，下面结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。图1是按照本专利技术的实施例的低温度系数的微机械陀螺的结构示意图。如图1所示，本专利技术的低温度系数的微机械陀螺包括驱动框1、质量块2和检测框3。驱动框1通过弹性梁1-1a、1-1b、1-1c、1-1d与外界锚点1-2a、1-2b、1-2c、1-2d连接，驱动框1通过外部检测折叠梁2-1a、2-1b、2-1c、2-1d与质量块2连接，质量块2通过内部驱动折叠梁2-2a、2-2b、2-2c、2-2d与检测框3连接。检测框3和内部锚点通过内部折叠梁3-1a、3-1b、3-1c、3-1d联结，检测框的内部包含沿陀螺水平中心线(图中的X方向)，对称分布的2组检测梳齿3-2a和3-2b，以及3-2c和3-2d，每组检测梳齿完全相同，由两对数量相同，方向相反的检测梳齿组成，即，在检测梳齿3-2a和3-2b构成的组中，检测梳齿3-2a和3-2b方向相反，在检测梳齿3-2c和3-2d构成的组中，检测梳齿3-2c和3-2d方向相反。这样，检测梳齿3-2a和3-2c也方向相反，检测梳齿3-2b和3-2d也方向相反。另外，检测梳齿3-2a、3-2b、3-2c、3-2d还沿陀螺竖直中心线(图中的Y方向)对称分布。本专利技术的微机械陀螺还可包括沿陀螺竖直中心线，在驱动框1两侧对称分布的驱动梳齿1-4a和1-4b。驱动框1的四角外侧还分别沿陀螺竖直中心线和水平中心线，对称分布有数量相同的驱动检测梳齿1-3a、1-3b、1-3c和1-3d。驱动检测梳齿1-3a和1-3b分布在驱动梳齿1-4a两侧，驱动检测梳齿1-3c和1-3d分布在驱动梳齿1-4b两侧。这样，可降低材料温度系数不匹配带来的灵敏度变化。当沿陀螺平面法向的角速率输入时，所述的低温度系数微机械陀螺检测环路的状态如下：检测框由于科氏效应，会产生沿检测方向的谐振。以一个周期为例，说明检测框内的检测梳齿的信号变化，检测梳齿3-2a和3-2c数量相同，方向相反，并与检测梳齿3-2b和3-2d方向相反，当检测框向上移动时检测梳齿3-2a和3-2c梳齿间隙变大，电容变小，同时检测梳齿3-2b和3-2d梳齿间隙变小，电容变大，当检测框向下移动时检测梳齿3-2a和3-2c梳齿间隙变小，电容变大，同时检测梳齿3-2b和3-2d间隙变大，电容变小。最终所述的低温度系数微机械陀螺输出的角速率信号为检测梳齿3-2a和3-2c的检测信号与检测梳齿3-2b和3-2d的检测信号相减。当微机械陀螺所处的环境温度变化时，检测梳齿3-2a与3-2b、3-2c间隙变化趋势相反，与检测梳齿3-2d相同，因此将检测梳齿3-2a的信号与3-2c相加，将检测梳齿3-2b的信号与3-2d相加，并将相加的结果进行相减可将外界温度变化对所述的低温度系数微机械陀螺的影响进行较大程度的抵消。上面以2组检测梳齿为例，说明了本专利技术的低温度系数微机械陀螺的结构。不过，可将检测梳齿的组数从两组继续增加至在其面积允许范围下的二的整数倍，增加的检测梳齿组持续沿Y方向对称分布。检测梳齿组数越多，陀螺温度系数越低，性能越好，但陀螺需要的面积越大，工艺要求越高，一般优选组数为2组或者4组。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温度系数的微机械陀螺，所述陀螺包含驱动框(1)、质量块(2)和检测框(3)，驱动框(1)通过弹性梁(1‑1a、1‑1b、1‑1c、1‑1d)与外界锚点(1‑2a、1‑2b、1‑2c、1‑2d)联结，驱动框(1)与质量块(2)通过外部检测折叠梁(2‑1a、2‑1b、2‑1c、2‑1d)联结，质量块(2)与检测框(3)通过内部驱动折叠梁(2‑2a、2‑2b、2‑2c、2‑2d)联结，检测框(3)与内部锚点通过内部折叠梁(3‑1a、3‑1b、3‑1c、3‑1d)联结，其中在检测框内部沿陀螺水平中心线，对称分布有N组检测梳齿，N为2的正整数倍，每组检测梳齿完全相同，由两对数量相同，方向相反的检测梳齿组成。

【技术特征摘要】
1.一种低温度系数的微机械陀螺，所述陀螺包含驱动框(1)、质量块(2)和检测框(3)，驱动框(1)通过弹性梁(1-1a、1-1b、1-1c、1-1d)与外界锚点(1-2a、1-2b、1-2c、1-2d)联结，驱动框(1)与质量块(2)通过外部检测折叠梁(2-1a、2-1b、2-1c、2-1d)联结，质量块(2)与检测框(3)通过内部驱动折叠梁(2-2a、2-2b、2-2c、2-2d)联结，检测框(3)与内部锚点通过内部折叠梁(3-1a、3-1b、3-1c、3-1d)联结，其中在检测框内部沿陀螺水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永，张天磊，宋运康，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61