一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于微惯性导航仪器测量仪器仪表零部件的技术领域，具体涉及一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置。一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置，主要结构由支撑框架、质量块、活动梁、检测梁、连接块、信号线组成，在支撑框架上设置质量块、驱动组合梁、检测组合梁，质量块由驱动质量块、检测质量块、中心质量块组成，驱动组合梁由活动梁、连接块组成，检测组合梁由检测梁、连接块组成，在驱动质量块、检测质量块上设置压电材料结构，利用其逆压电效应驱动，正压电效应检测，此装置结构设计合理、紧凑，正交耦合误差小，适合微型化。

A decoupled micro gyroscope device for piezoelectric detection

【技术实现步骤摘要】
一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置
本专利技术属于微惯性导航仪器测量仪器仪表零部件的
，具体涉及一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置。
技术介绍
陀螺是用于测量角速率的传感器，是惯性技术的核心器件之一，在现代工业控制、航空航天，国防军事，消费电子等领域发挥着重要作用。对于微机械陀螺而言，正交误差是影响其性能的重要因素。未解耦结构的陀螺，质量块和固定端用一个二维弹性梁联系，单个质量块具有驱动和检测两个自由度，模态之间存在严重耦合；解耦式陀螺可分为单解耦和双解耦，单解耦结构陀螺仅解除了检测模态对驱动模态的耦合，驱动模态会影响检测模态；双级解耦结构陀螺，驱动模态不影响检测模态，检测模态不影响驱动模态，可消除两个模态之间的耦合误差，降低正交误差的影响，可提高角速度信号检测的精度。本专利技术以减少正交耦合误差为目的，通过合理巧妙的陀螺结构设计来减少正交耦合误差，从本质上降低了耦合误差对微陀螺的性能影响。此外，本专利技术中微陀螺采用压电驱动，压电检测，压电驱动采用逆压电效应，具有稳定性好，驱动方式简单，且驱动幅值大等诸多优点，隧道磁阻检测是采用正压电效应，检测方式简单，易于收集微弱信号。通过对本领域资料查新，发现东南大学申请了“双音叉效应的对称全解耦双质量块硅微陀螺仪”(申请号为201410362573.9)，其采用的是静电驱动，电容式检测，整体结构设计复杂，静电驱动位移小，检测时梳齿电压容易击穿，横向冲击时也会吸合失效，尤其是梳齿制造工艺精度要求极高，成品率较低。本专利设计了一种隧道磁阻面内检测的解耦式微陀螺装置，整体结构合理、紧凑、正交耦合误差小，检测精度高，该装置创新性的将电磁驱动、隧道磁阻检测应用到解耦式微陀螺中，在该
还尚未见报道，是世界科技界予以探索的

技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
的不足，设计了一种基于一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置，使微陀螺正交耦合误差小，检测精度高。本专利技术主要技术方案：一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置，所述一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置包括：支撑框架、驱动质量块、检测质量块、中心质量块、驱动组合梁、检测组合梁；所述支撑框架为中间镂空具有运动空间的框架结构，所述支撑框架的内四周侧设置有四个座槽，在两侧对称分布的所述座槽内通过驱动组合梁设置驱动质量块，在另外两侧对称分布的所述座槽内通过所述检测组合梁设置检测质量块；所述中心质量块设置在所述支撑框架的中央位置，并四周侧通过检测组合梁分别与驱动质量块、及检测质量块连接。进一步地，所述驱动组合梁、检测组合梁都为梁结构，并在梁上先布置一层底电极层、底电极层pad，并连接固牢，在底电极层上方设置绝缘层、绝缘层电极，并连接固牢，在绝缘层上方设置引线、压电材料、引线pad，并连接固牢。进一步地，所述驱动质量块数量有两个，结构尺寸一致，驱动质量块前、后部设置用于设置驱动组合梁的驱动运动空间，驱动质量块与驱动组合梁厚度一致，驱动组合梁用于连接驱动质量块与支撑框架，在活动梁上沉积有所述顶电极层、压电材料、绝缘层、底电极层，在支撑框架上沉积有驱动上电极、绝缘层、驱动下电极。进一步地，所述检测质量块数量有两个，结构尺寸一致，检测质量块左、右部设置有用于设置检测组合梁的检测运动空间，检测质量块与检测组合梁厚度一致，检测组合梁用于连接检测质量块与支撑框架，在检测梁上沉积有所述顶电极层、压电材料、绝缘层、底电极层，在支撑框架上沉积有驱动上电极、绝缘层、驱动下电极。进一步地，所述中心质量块数量为一个，在中心质量块对称的两侧的座槽分别设置两个用于设置驱动组合梁的驱动运动空间，在中心质量块对称的另外两侧分别设置两个用于设置检测组合梁的检测运动空间；在所述驱动运动空间内设置驱动组合梁，驱动组合梁结构尺寸大小一致，与中心质量块厚度一致，用于连接检测质量块与中心质量块；在检测运动空间内设置检测组合梁，检测组合梁结构尺寸大小一致，与中心质量块厚度一致，用于连接驱动质量块与中心质量块。进一步地，所述驱动组合梁包括至少两个活动梁、及一个连接块，所述连接块呈“T”形结构，厚度与各组合梁和驱动质量块的厚度一致，所述连接块用于连接支撑框架、及驱动质量块；活动梁为细长状的直梁结构，在驱动运动空间内平行排布。进一步地，所述检测组合梁包括至少两个活动梁、及一个连接块，所述连接块呈“T”形结构，厚度与各组合梁和检测质量块的厚度一致，所述连接块用于连接支撑框架、及检测质量块；活动梁为细长状的直梁结构，在驱动运动空间内平行排布。本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，此装置采用整体结构设计，在支撑框架上设置有两个驱动质量块、两个检测质量块、一个中心质量块、六各驱动组合梁、六个检测组合梁，驱动组合梁由活动梁、连接块组成，检测组合梁由检测梁、连接块组成，隧道磁阻元件为多层膜结构，对微弱磁场变化具有高灵敏特性，可有效提高解耦式微陀螺的检测精度，此装置结构设计合理、紧凑，正交耦合误差小，检测精度高，是十分理想的用于角速度测量得解耦式微陀螺装置。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术实施例的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例的整体结构俯视图；图3为本专利技术实施例的陀螺结示意图；图4为本专利技术实施例的陀螺结俯视图；图5为本专利技术实施例的支撑框架结构图；图6为本专利技术实施例的支撑框架俯视图；图7为本专利技术实施例的驱动质量块结构图；图8为本专利技术实施例的驱动质量块俯视图；图9为本专利技术实施例的驱动质量块及驱动组合梁结构图；图10为本专利技术实施例的驱动质量块及驱动组合梁俯视图；图11为本专利技术实施例的检测质量块结构图；图12为本专利技术实施例的检测质量块俯视图；图13为本专利技术实施例的检测质量块及检测组合梁结构图；图14为本专利技术实施例的检测质量块及检测组合梁俯视图；图15为本专利技术实施例的中心质量块结构图；图16为本专利技术实施例的中心质量块俯视图；图17为本专利技术实施例的中心质量块及组合梁结构图；图18为本专利技术实施例的中心质量块及组合梁俯视图；图19为本专利技术实施例的驱动组合梁结构图；图20为本专利技术实施例的驱动组合梁俯视图；图21为本专利技术实施例的活动梁及布线结构图；图22为本专利技术实施例的活动梁及布线俯视图；图23为本专利技术实施例的底电极结构图；图24为本专利技术实施例的底电极俯视图；图25为本专利技术实施例的绝缘层结构图；图26为本专利技术实施例的底电极俯视图；图27为本专利技术实施例的上电极结构图；图28为本专利技术实施例的上电极俯视图；图29为本专利技术实施例的压电材料结构图；图30为本专利技术实施例的压电材料俯视图。图中所示，附图标记清单如下：1-检测组合梁；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置，其特征在于，所述一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置包括：支撑框架、驱动质量块、检测质量块、中心质量块、驱动组合梁、检测组合梁；/n所述支撑框架为中间镂空具有运动空间的框架结构，所述支撑框架的内四周侧设置有四个座槽，在两侧对称分布的所述座槽内通过驱动组合梁设置驱动质量块，在另外两侧对称分布的所述座槽内通过所述检测组合梁设置检测质量块；/n所述中心质量块设置在所述支撑框架的中央位置，并四周侧通过检测组合梁分别与驱动质量块、及检测质量块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置，其特征在于，所述一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置包括：支撑框架、驱动质量块、检测质量块、中心质量块、驱动组合梁、检测组合梁；
所述支撑框架为中间镂空具有运动空间的框架结构，所述支撑框架的内四周侧设置有四个座槽，在两侧对称分布的所述座槽内通过驱动组合梁设置驱动质量块，在另外两侧对称分布的所述座槽内通过所述检测组合梁设置检测质量块；
所述中心质量块设置在所述支撑框架的中央位置，并四周侧通过检测组合梁分别与驱动质量块、及检测质量块连接。


2.根据权利要求1所述的一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置，其特征在于，所述驱动组合梁、检测组合梁都为梁结构，并在梁上先布置一层底电极层、底电极层pad，并连接固牢，在底电极层上方设置绝缘层、绝缘层电极，并连接固牢，在绝缘层上方设置引线、压电材料、引线pad，并连接固牢。


3.根据权利要求1所述的一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置，其特征在于，所述驱动质量块数量有两个，结构尺寸一致，驱动质量块前、后部设置用于设置驱动组合梁的驱动运动空间，驱动质量块与驱动组合梁厚度一致，驱动组合梁用于连接驱动质量块与支撑框架，在活动梁上沉积有所述顶电极层、压电材料、绝缘层、底电极层，在支撑框架上沉积有驱动上电极、绝缘层、驱动下电极。


4.根据权利要求1所述的一种压电驱动压电检测的解耦式微陀螺装置，其特征在于，所述检测质量块数量有两个，结构尺寸一致，检测质量块左、右部设置有用于设置检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：金丽，武绍宽，李孟委，张瑞，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14