一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构制造技术

本发明专利技术属于微机械陀螺技术领域，具体涉及一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构，包括玻璃基板、支撑结构、驱动质量块、检测质量块、第一支撑梁、第二支撑梁、驱动导线、驱动反馈导线、第一调节电极、第二调节电极、第三调节电极、第四调节电极、导线圈，所述支撑结构通过阳极键合固定在玻璃基板上，所述第一支撑梁、第二支撑梁均有四个，所述支撑结构通过四个第一支撑梁连接有驱动质量块，所述驱动质量块通过四个第二支撑梁连接有检测质量块，所述驱动质量块的两侧分别设置有驱动导线、驱动反馈导线。本发明专利技术微机械陀螺结构设计合理、接口电路简单、检测精度高，可解决角速率信号检测的难题。信号检测的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构


[0001]本专利技术属于微机械陀螺
，具体涉及一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构。

技术介绍

[0002]惯性技术是以完全自主方式工作的，不与外界发生联系，具有自主、实时、不受干扰的优势。陀螺是惯性导航技术的核心器件，在现代航空航天，国防军事等领域发挥着至关重要的作用。
[0003]微惯性系统的核心是陀螺，MEMS陀螺仪是基于微机电工艺制造的惯性器件，用于测量物体的角速度，具有体积小、可靠性高、成本低、适合大批生产的特点，这就使得MEMS陀螺在微惯性系统中得到广泛使用。
[0004]微机械陀螺仪主要利用科里奥利力即旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。MEMS陀螺仪在工作时，驱动质量块在驱动力作用下不停的径向来回运动，当有角速度输入时，对应的科里奥利力就不停的在横向来回变化，使检测质量块在横向做微小振荡。MEMS陀螺仪就是通过不同的检测方式来检测这个微小位移，从而解算出所输入的角速度大小。
[0005]微机械陀螺加工设计过程中，存在加工误差、阻尼影响等因素，造成实际结构测试出的谐振频率与设计仿真存在差异，且驱动与检测谐振频率之间存在频率差。

技术实现思路

[0006]针对上述微机械陀螺加工设计过程中存在加工误差、阻尼影响、驱动与检测谐振频率之间存在频率差的技术问题，本专利技术提供了一种灵敏度高、成本低、检测精度高的基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构，包括玻璃基板、支撑结构、驱动质量块、检测质量块、第一支撑梁、第二支撑梁、驱动导线、驱动反馈导线、第一调节电极、第二调节电极、第三调节电极、第四调节电极、导线圈，所述支撑结构通过阳极键合固定在玻璃基板上，所述第一支撑梁、第二支撑梁均有四个，所述支撑结构通过四个第一支撑梁连接有驱动质量块，所述驱动质量块通过四个第二支撑梁连接有检测质量块，所述驱动质量块的两侧分别设置有驱动导线、驱动反馈导线，所述驱动质量块分别连接有第一调节电极、第二调节电极、第三调节电极、第四调节电极，所述检测质量块上设置有导线圈。
[0009]还包括第一驱动电极、第二驱动电极、第一驱动反馈电极、第二驱动反馈电极、第一检测电极、第二检测电极、第三检测电极、第四检测电极，所述第一驱动电极、第二驱动电极、第一驱动反馈电极、第二驱动反馈电极、第一检测电极、第二检测电极、第三检测电极、第四检测电极均设置在支撑结构表面边缘位置。
[0010]所述驱动导线的两端分别连接有第一驱动电极、第二驱动电极，所述驱动反馈导线的两端分别连接有第一驱动反馈电极、第二驱动反馈电极，所述检测质量块上的导线圈
分别连接有第一检测电极、第二检测电极、第三检测电极、第四检测电极。
[0011]所述第一调节电极包括第一固定电极、第一移动电极，所述第二调节电极包括第二固定电极、第二移动电极，所述第三调节电极包括第三固定电极、第三移动电极，所述第四调节电极包括第四固定电极、第四移动电极，所述第一固定电极、第二固定电极、第三固定电极、第四固定电极均固定连接在支撑结构上，所述第一移动电极、第二移动电极、第三移动电极、第四移动电极均固定连接在驱动质量块上。
[0012]所述第一移动电极、第二移动电极、第三移动电极、第四移动电极均由至少两个长条状梳齿组成，所述第一移动电极的梳齿设置在与第二固定电极对应梳齿的右边，所述第三移动电极的梳齿设置在与第三固定电极对应梳齿的右边，所述第四移动电极的梳齿设置在与第四固定电极对应梳齿的右边。
[0013]所述第一移动电极、第二移动电极、第三移动电极、第四移动电极的梳齿与第一固定电极、第二固定电极、第三固定电极、第四固定电极对应梳齿的距离大于与下一梳齿的间距。
[0014]所述第一移动电极、第二移动电极采用T型结构。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有的有益效果是：
[0016]本专利技术采用在结构上加入梳齿引入静电力调频的方式，解决了工艺加工过程中带来的结构误差以及应用环境等不利因素影响导致驱动与检测谐振频率不匹配的问题，同时结合电磁驱动、磁阻检测方式，解决了现有微机械陀螺对微弱柯氏力难以检测的难题；本专利技术所设计的频率可调微陀螺装置通过专用的电路系统能实现驱动方向谐振频率的自动调节，通过检测驱动反馈导线产生的感生电动势解算出对应驱动谐振频率，通过改变调节电极上施加的调节电压就可实现驱动与检测两方向的谐振频率匹配。同时采用具有高灵敏特性的隧道磁阻效应进行检测，提高微陀螺检测精度。本专利技术微机械陀螺结构设计合理、接口电路简单、检测精度高，可解决角速率信号检测的难题。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0018]图2为本专利技术支撑结构示意图；
[0019]图3为本专利技术移动电极的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术固定电极的结构示意图；
[0021]图5为本专利技术的简化模型示意图。
[0022]其中：1为玻璃基板，2为支撑结构，3为驱动质量块，4为检测质量块，5为第一支撑梁，6为第二支撑梁，7为驱动导线，8为驱动反馈导线，9为第一调节电极，10为第二调节电极，11为第三调节电极，12为第四调节电极，13为导线圈，14为第一驱动电极，15为第二驱动电极，16为第一驱动反馈电极，17为第二驱动反馈电极，18为第一检测电极，19为第二检测电极，20为第三检测电极，21为第四检测电极，9a为第一固定电极，9b为第一移动电极，10a为第二固定电极，10b为第二移动电极，11a为第三固定电极，11b为第三移动电极，12a为第四固定电极，12b为第四移动电极。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]在本专利技术的描述中，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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。
[0025]在本专利技术的描述中，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专利技术中的具体含义。
[0026]一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构，如图1、图2所示，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构，其特征在于：包括玻璃基板(1)、支撑结构(2)、驱动质量块(3)、检测质量块(4)、第一支撑梁(5)、第二支撑梁(6)、驱动导线(7)、驱动反馈导线(8)、第一调节电极(9)、第二调节电极(10)、第三调节电极(11)、第四调节电极(12)、导线圈(13)，所述支撑结构(2)通过阳极键合固定在玻璃基板(1)上，所述第一支撑梁(5)、第二支撑梁(6)均有四个，所述支撑结构(2)通过四个第一支撑梁(5)连接有驱动质量块(3)，所述驱动质量块(3)通过四个第二支撑梁(6)连接有检测质量块(4)，所述驱动质量块(3)的两侧分别设置有驱动导线(7)、驱动反馈导线(8)，所述驱动质量块(3)分别连接有第一调节电极(9)、第二调节电极(10)、第三调节电极(11)、第四调节电极(12)，所述检测质量块(4)上设置有导线圈(13)。2.根据权利要求1所述的一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构，其特征在于：还包括第一驱动电极(14)、第二驱动电极(15)、第一驱动反馈电极(16)、第二驱动反馈电极(17)、第一检测电极(18)、第二检测电极(19)、第三检测电极(20)、第四检测电极(21)，所述第一驱动电极(14)、第二驱动电极(15)、第一驱动反馈电极(16)、第二驱动反馈电极(17)、第一检测电极(18)、第二检测电极(19)、第三检测电极(20)、第四检测电极(21)均设置在支撑结构(2)表面边缘位置。3.根据权利要求1所述的一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构，其特征在于：所述驱动导线(7)的两端分别连接有第一驱动电极(14)、第二驱动电极(15)，所述驱动反馈导线(8)的两端分别连接有第一驱动反馈电极(16)、第二驱动反馈电极(17)，所述检测质量块(4)上的导线圈(13)分别连接有第一检测电极(18)、第二检测电...

【专利技术属性】
技术研发人员：金丽，王旭虎，张瑞，辛晨光，李孟委，
申请(专利权)人：中北大学南通智能光机电研究院，
类型：发明
国别省市：