一种陀螺仪结构制造技术

一种陀螺仪结构，包括：基板；固定于基板上的锚点；围绕锚点设置的悬空于基板上的多个质量块，包括：第一质量块、第二质量块、第三质量块和第四质量块，所述多个质量块分别通过弹性连接组件连接至锚点；所述第一质量块、第二质量块在第一方向上相对设置，用于使第一质量块与第二质量块在动力驱动下沿第一方向作平移往返运动；第三质量块、第四质量块在第二方向上相对设置，第一质量块、第二质量块与第三质量块、第四质量块之间通过耦合部件连接，用于在第一质量块、第二质量块在第一方向作平移往返运动时，带动第三质量块和第四质量块在第二方向作平移往返运动，第二方向垂直于第一方向且位于同一平面内。所述陀螺仪的准确性和灵敏度得到提高。

A Gyroscope Structure

A gyroscope structure includes: a base plate; an anchor fixed on the base plate; a plurality of mass blocks suspended on the base plate around the anchor point, including a first mass block, a second mass block, a third mass block and a fourth mass block, which are connected to the anchor point by an elastic connecting component, respectively; and the first mass block and the second mass block are relative arranged in the first direction. The first mass block is connected with the third mass block and the second mass block through coupling components, and the third mass block and the fourth mass block are connected to each other in the second direction, so that the first mass block and the second mass block can be transported in the first direction and the second mass block can be transported back and forth in the first direction. When moving, the third mass block and the fourth mass block are driven to move back and forth in the second direction, which is perpendicular to the first direction and located in the same plane. The accuracy and sensitivity of the gyroscope are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种陀螺仪结构
本专利技术涉及微机电
，尤其涉及一种陀螺仪结构。
技术介绍
MEMS(MicroElectroMechanicalSystem，微机电系统)陀螺仪利用科里奥利力(Coriolisforce，又称为科氏力)现象。科氏力是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性，在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性的作用，有沿着原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。MEMS陀螺仪体积小、成本低、集成性好，已得以越来越广泛的应用，如在移动终端、相机防抖、游戏手柄、玩具飞机、导航等产品中。MEMS陀螺仪包括驱动部分和检测部分，通过驱动和检测运动的耦合作用实现对运动角速度的测量。当陀螺处于驱动运动模态，并且在与驱动模态运动轴向垂直的第二方向有角速度输入时，由于哥氏效应陀螺仪在检测轴向产生检测模态运动，通过测量检测模态运动的位移，即可测定物体的转动角速度。所述测量检测模态运动的位移可以通过测量电容的变化来实现，例如，通过在谐振条件下确定由移动电极的运动所产生的电容的变化，来以电容方法来检测检测模态运动的位移，电容的检测可以通过叉指电极或者平板电极来实现。随着微机电陀螺技术的发展，高集成度、低成本的两轴或者三轴测量陀螺满足了现代消费电子产品的需求，成为微机电陀螺仪发展的趋势。现有技术的陀螺仪的性能还有待进一步的提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种陀螺仪结构，所述陀螺仪结构的性能进一步提高。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种陀螺仪结构，包括：基板；固定于所述基板上的锚点；围绕所述锚点设置的悬空于所述基板上的多个质量块，包括：第一质量块、第二质量块、第三质量块和第四质量块，所述多个质量块分别通过弹性连接组件连接至所述锚点；所述第一质量块、第二质量块在第一方向上相对设置，用于使所述第一质量块与第二质量块在动力驱动下沿第一方向作平移往返运动；所述第三质量块、第四质量块在第二方向上相对设置，且所述第一质量块、第二质量块分别与第三质量块、第四质量块之间通过耦合部件连接，用于在第一质量块、第二质量块在第一方向作平移往返运动时，带动所述第三质量块和第四质量块在第二方向作平移往返运动，所述第二方向垂直于所述第一方向且与所述第一方向位于同一平面内。可选的，所述耦合部件包括：L形连接件以及位于所述L形连接件两端分别连接至相邻质量块的弹性连接件。可选的，所述L形连接件的两个部分分别沿第一方向和第二方向设置或者分别具有沿第一方向和第二方向的投影。可选的，所述弹性连接组件包括：围绕锚点设置的矩形框架；位于所述矩形框架内部且连接所述矩形框架与锚点的柔性体；与所述矩形框架边缘固定连接的连接杆，所述连接杆延伸至质量块内部；位于所述质量块内部，且垂直连接于所述连接杆的横梁，所述横梁端部具有连接至质量块的第一弹簧梁。可选的，所述横梁包括与所述连接杆垂直连接的第一子横梁，以及分别连接所述第一子横梁两端的第二子横梁，所述第一子横梁与第二子横梁之间通过第二弹性梁连接。可选的，每个连接杆连接两个以上的横梁。可选的，所述弹性组件具有三维旋转的自由度。可选的，所述第一质量块和所述第二质量块在第二方向上的宽度随着与锚点之间距离变大而逐渐变大。可选的，所述第三质量块和所述第四质量块在第一方向上的宽度随着与锚点之间距离变大而逐渐变大。可选的，还包括：第一运动检测电极，所述第一运动检测电极设置于各个质量块远离所述锚点的外围区域下方的基板表面。可选的，还包括：第二运动检测电极组件，包括位于第三质量块和第四质量块上的第二运动检测移动电极，以及固定于基板的第二运动检测固定电极，所述第二运动检测移动电极与第二运动检测固定电极构成电容结构。可选的，所述第二运动检测电极组件设置于所述第一运动检测电极组件与锚点之间。可选的，还包括：驱动电极组件，所述驱动电极组包括：位于第一质量块和第二质量块上的驱动移动电极，和固定于所述基板上的驱动固定电极，所述驱动固定电极和所述驱动移动电极形成梳齿结构。可选的，还包括：驱动检测电极组件，包括位于第三质量块和第四质量块上的驱动检测移动电极，以及固定于基板的驱动检测固定电极，所述驱动检测移动电极与驱动检测固定电极构成叉指电容结构。本专利技术的陀螺仪结构包括位于中央的锚点以及围绕锚点对称设置的第一质量块、第二质量块以及第三质量块和第四质量块。由于仅具有一个锚点，因此所述陀螺仪对封装应力不敏感，避免陀螺仪受到外界的影响，能够提高陀螺仪的灵敏度和准确性。进一步，所述陀螺仪结构对于x轴和y轴方向角速度的检测电极位于质量块的外围，电容变化较大，有利于提高检测的灵敏度和准确性。进一步，所述陀螺仪结构的驱动电极组件与传感电极组件之间相互独立，有利于设计方便。附图说明图1为本专利技术一具体实施方式的陀螺仪结构的结构示意图；图2为本专利技术一具体实施方式的陀螺仪结构的驱动电极组件的结构示意图；图3为本专利技术一具体实施方式的陀螺仪结构的驱动检测电极组件的结构示意图；图4为本专利技术一具体实施方式的陀螺仪结构的第二运动检测电极组件的结构示意图；图5为本专利技术一具体实施方式的陀螺仪结构的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的陀螺仪结构的具体实施方式做详细说明。请参考图1，为本专利技术一具体实施方式的陀螺仪结构的结构示意图。所述陀螺仪包括：基板(图中未示出)、固定于所述基板上的锚点10，围绕所述锚点设置的悬空于所述基板上的多个质量块，包括：第一质量块11、第二质量块12、第三质量块13和第四质量块14，所述多个质量块分别通过弹性连接组件连接至所述锚点10；所述第一质量块11、第二质量块12在第一方向上相对设置，用于使所述第一质量块11与第二质量块12在动力驱动下沿第一方向作平移往返运动；所述第三质量块13、第四质量块14在第二方向上相对设置，且所述第一质量块11、第二质量块12分别与第三质量块14、第四质量块14之间通过耦合部件15连接，用于在第一质量块11、第二质量块12在第一方向作平移往返运动时，带动所述第三质量块13和第四质量块14在第二方向作平移往返运动，所述第二方向垂直于所述第一方向且与所述第一方向位于同一平面内。该具体实施方式中，所述第一方向对应于正交坐标系的y轴方向，第二方向对应于正交坐标系的x轴方向。连接所述锚点10与各个质量块之间通过弹性连接组件连接，以限定各个质量块的运动位移范围。所述弹性连接组件包括：围绕锚点10设置的矩形框架101；位于所述矩形框架101内部且连接所述矩形框架101与锚点10的柔性体；与所述矩形框架101边缘固定连接的连接杆103，所述连接杆103延伸至各个质量块内部；位于所述质量块内部且垂直连接于所述连接杆103的横梁104，所述横梁104端部具有连接至质量块的第一弹簧梁1041。所述弹性连接组件具有三维旋转的自由度，可以绕x轴、y轴和z轴进行转动。该具体实施方式中，所述矩形框架101为正方形，边长分别沿x方向和y方向设置。连接杆103分别固定至所述矩形框架101边长的中心位置处，为刚性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陀螺仪结构，其特征在于，包括：基板；固定于所述基板上的锚点；围绕所述锚点设置的悬空于所述基板上的多个质量块，包括：第一质量块、第二质量块、第三质量块和第四质量块，所述多个质量块分别通过弹性连接组件连接至所述锚点；所述第一质量块、第二质量块在第一方向上相对设置，用于使所述第一质量块与第二质量块在动力驱动下沿第一方向作平移往返运动；所述第三质量块、第四质量块在第二方向上相对设置，且所述第一质量块、第二质量块分别与第三质量块、第四质量块之间通过耦合部件连接，用于在第一质量块、第二质量块在第一方向作平移往返运动时，带动所述第三质量块和第四质量块在第二方向作平移往返运动，所述第二方向垂直于所述第一方向且与所述第一方向位于同一平面内。

【技术特征摘要】
1.一种陀螺仪结构，其特征在于，包括：基板；固定于所述基板上的锚点；围绕所述锚点设置的悬空于所述基板上的多个质量块，包括：第一质量块、第二质量块、第三质量块和第四质量块，所述多个质量块分别通过弹性连接组件连接至所述锚点；所述第一质量块、第二质量块在第一方向上相对设置，用于使所述第一质量块与第二质量块在动力驱动下沿第一方向作平移往返运动；所述第三质量块、第四质量块在第二方向上相对设置，且所述第一质量块、第二质量块分别与第三质量块、第四质量块之间通过耦合部件连接，用于在第一质量块、第二质量块在第一方向作平移往返运动时，带动所述第三质量块和第四质量块在第二方向作平移往返运动，所述第二方向垂直于所述第一方向且与所述第一方向位于同一平面内。2.根据权利要求1所述的陀螺仪结构，其特征在于，所述耦合部件包括：L形连接件以及位于所述L形连接件两端分别连接至相邻质量块的弹性连接件。3.根据权利要求2所述的陀螺仪结构，其特征在于，所述L形连接件的两个部分分别沿第一方向和第二方向设置或者分别具有沿第一方向和第二方向的投影。4.根据权利要求1所述的陀螺仪结构，其特征在于，所述弹性连接组件包括：围绕锚点设置的矩形框架；位于所述矩形框架内部且连接所述矩形框架与锚点的柔性体；与所述矩形框架边缘固定连接的连接杆，所述连接杆延伸至质量块内部；位于所述质量块内部，且垂直连接于所述连接杆的横梁，所述横梁端部具有连接至质量块的第一弹簧梁。5.根据权利要求4所述的陀螺仪结构，其特征在于，所述横梁包括与所述连接杆垂直连接的第一子横梁，以及分别连接所述第一子横梁两端的第二子横梁，所述第一子横梁与第二子横梁之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘进，郭慧芳，
申请(专利权)人：上海矽睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31