【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三轴陀螺仪，具体是一种新型三轴硅微陀螺仪。
技术介绍
1、三轴陀螺仪是惯性导航系统的核心敏感器件，可以同时测量x轴、y轴、z轴方向上的角速度输入，其广泛应用于军事导航、深空探测等高精尖领域，具有极其广泛的应用前景。现有三轴陀螺仪主要分为两类：一类是组装式三轴陀螺仪（由三个单轴陀螺仪组装而成），此种三轴陀螺仪受组装工艺所限，存在测量精度低的问题。另一类是单片集成式三轴陀螺仪，此种三轴陀螺仪存在的问题是：其一，无法实现各驱动、检测方向的完全解耦，导致各模态之间的耦合误差大，由此导致测量精度低。其二，结构和加工工艺复杂，导致难以实现大批量生产，由此导致生产成本高。基于此，有必要专利技术一种新型三轴硅微陀螺仪，以解决现有三轴陀螺仪测量精度低、生产成本高的问题。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有三轴陀螺仪测量精度低、生产成本高的问题，提供了一种新型三轴硅微陀螺仪。
2、本专利技术是采用如下技术方案实现的：
3、一种新型三轴硅微陀螺仪，包括玻璃衬底、谐振子部分、电极部分；
4、所述谐振子部分包括圆柱形中心锚点、四组方块形锚点a、四对方块形锚点b；
5、圆柱形中心锚点、四组方块形锚点a、四对方块形锚点b均键合于玻璃衬底的上表面；
6、每组方块形锚点a均包括四个呈矩形阵列排布的方块形锚点a；四组方块形锚点a围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布；
7、每对方块形锚点b均包括两个沿切向对称分布的方块形锚点b；四
8、圆柱形中心锚点的侧面连接有四根中字形耦合梁a；四根中字形耦合梁a围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布；
9、四根中字形耦合梁a的端部共同连接有圆环形框架；
10、圆环形框架的内侧面连接有四根中字形耦合梁b；四根中字形耦合梁b围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布，且四根中字形耦合梁b和四根中字形耦合梁a围绕圆柱形中心锚点的中心线等距交错排列；
11、每根中字形耦合梁b的端部均连接有一个矩形外层框架；四个矩形外层框架围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布，且四个矩形外层框架和四根中字形耦合梁a围绕圆柱形中心锚点的中心线等距交错排列；
12、每个矩形外层框架与对应的两根中字形耦合梁a之间均连接有两根沿切向对称分布的u形耦合梁a，且两根u形耦合梁a为一对；四对u形耦合梁a围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布；
13、每个矩形外层框架的内侧面均连接有四根呈矩形阵列排布的u形耦合梁b，且四根u形耦合梁b为一组；四组u形耦合梁b围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布，且四组u形耦合梁b的端部一一对应地连接于四组方块形锚点a的侧面；
14、每个矩形外层框架的内侧面均连接有两根沿径向对称分布的h形耦合梁a，且两根h形耦合梁a为一对；四对h形耦合梁a围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布；
15、每对h形耦合梁a的端部均共同连接有一个矩形内层框架；四个矩形内层框架围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布，且四个矩形内层框架和四根中字形耦合梁a围绕圆柱形中心锚点的中心线等距交错排列；
16、每个矩形内层框架的内侧面均连接有四根呈矩形阵列排布的中字形耦合梁c，且四根中字形耦合梁c为一组；四组中字形耦合梁c围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布；
17、每组中字形耦合梁c的端部均共同连接有一个矩形质量块；四个矩形质量块围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布，且四个矩形质量块和四根中字形耦合梁a围绕圆柱形中心锚点的中心线等距交错排列；
18、每个矩形质量块的侧面均连接有两根沿切向对称分布的h形耦合梁b，且两根h形耦合梁b为一对；四对h形耦合梁b围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布，且四对h形耦合梁b的端部一一对应地连接于四对方块形锚点b的侧面；
19、所述电极部分包括四对弧形电极a、四个弧形电极b、四对弧形电极c、四个弧形电极d、四个矩形电极；
20、四对弧形电极a、四个弧形电极b、四对弧形电极c、四个弧形电极d均键合于玻璃衬底的上表面；四个矩形电极均溅射于玻璃衬底的上表面；
21、四对弧形电极a一一对应地对称分布于四根中字形耦合梁a的两侧，且四对弧形电极a的外侧面与圆环形框架的内侧面共同构成四对微电容器a；四对微电容器a围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布；
22、四个弧形电极b的中点位置与四根中字形耦合梁a一一正对，且四个弧形电极b的内侧面与圆环形框架的外侧面共同构成四个微电容器b；四个微电容器b围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布；
23、四对弧形电极c一一对应地对称分布于四根中字形耦合梁b的两侧，且四对弧形电极c的外侧面与圆环形框架的内侧面共同构成四对微电容器c；四对微电容器c围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布；
24、四个弧形电极d的中点位置与四根中字形耦合梁b一一正对，且四个弧形电极d的内侧面与圆环形框架的外侧面共同构成四个微电容器d；四个微电容器d围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布；
25、四个矩形电极一一对应地同轴设置于四个矩形质量块的下方，且四个矩形电极的边长一一对应地小于四个矩形质量块的边长；四个矩形电极的上表面与四个矩形质量块的下表面一一对应地构成四个微电容器e；四个微电容器e围绕圆柱形中心锚点的中心线对称分布。
26、工作时，四对弧形电极a、四个弧形电极b均作为z轴检测电极。四对微电容器a、四个微电容器b均作为z轴检测电容。第一对弧形电极c、第三对弧形电极c、第一个弧形电极d、第三个弧形电极d均作为驱动模态激励电极。第一对微电容器c、第三对微电容器c、第一个微电容器d、第三个微电容器d均作为驱动模态激励电容。第二对弧形电极c、第四对弧形电极c、第二个弧形电极d、第四个弧形电极d均作为驱动模态反馈电极。第二对微电容器c、第四对微电容器c、第二个微电容器d、第四个微电容器d均作为驱动模态反馈电容。第一个矩形质量块、第三个矩形质量块均作为x轴检测质量块。第一个矩形电极、第三个矩形电极均作为x轴检测电极。第一个微电容器e、第三个微电容器e均作为x轴检测电容。第二个矩形质量块、第四个矩形质量块均作为y轴检测质量块。第二个矩形电极、第四个矩形电极均作为y轴检测电极。第二个微电容器e、第四个微电容器e均作为y轴检测电容。十二个z轴检测电极、六个驱动模态激励电极、六个驱动模态反馈电极、两个x轴检测电极、两个y轴检测电极均通过金属导线与控制系统连接。
27、具体工作过程如下：控制系统产生一路驱动电压信号，该路驱动电压信号通过金属导线传输至六个驱动模态激励电容，使得圆环形框架在静电力的作用下维持环向波数为2的四波腹振动。在振动过程中，控制系统通过六个驱动模态反馈电容实时测量圆环形框架的位移，并根据测量结果实时控制驱动电压信号，由此一方面使得圆环形框架的位移幅值保持恒定，另一方面使得圆环形框架在其谐振频率点上振动。当没有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型三轴硅微陀螺仪，其特征在于：包括玻璃衬底（1）、谐振子部分、电极部分；
2.根据权利要求1所述的一种新型三轴硅微陀螺仪，其特征在于：所述玻璃衬底（1）呈正方形，且其中心线与圆柱形中心锚点（201）的中心线相互重合。
3.根据权利要求1所述的一种新型三轴硅微陀螺仪，其特征在于：四根中字形耦合梁A（204）与玻璃衬底（1）之间、圆环形框架（205）与玻璃衬底（1）之间、四根中字形耦合梁B（206）与玻璃衬底（1）之间、四个矩形外层框架（207）与玻璃衬底（1）之间、四对U形耦合梁A（208）与玻璃衬底（1）之间、四组U形耦合梁B（209）与玻璃衬底（1）之间、四对H形耦合梁A（210）与玻璃衬底（1）之间、四个矩形内层框架（211）与玻璃衬底（1）之间、四组中字形耦合梁C（212）与玻璃衬底（1）之间、四个矩形质量块（213）与玻璃衬底（1）之间、四对H形耦合梁B（214）与玻璃衬底（1）之间均留有距离。
4.根据权利要求1所述的一种新型三轴硅微陀螺仪，其特征在于：玻璃衬底（1）、谐振子部分、电极部分采用SOG工艺制造为一体。
【技术特征摘要】
1.一种新型三轴硅微陀螺仪，其特征在于：包括玻璃衬底（1）、谐振子部分、电极部分；
2.根据权利要求1所述的一种新型三轴硅微陀螺仪，其特征在于：所述玻璃衬底（1）呈正方形，且其中心线与圆柱形中心锚点（201）的中心线相互重合。
3.根据权利要求1所述的一种新型三轴硅微陀螺仪，其特征在于：四根中字形耦合梁a（204）与玻璃衬底（1）之间、圆环形框架（205）与玻璃衬底（1）之间、四根中字形耦合梁b（206）与玻璃衬底（1）之间、四个矩形外层框架（207）与玻璃衬底（...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹慧亮，田慧敏，魏雯强，刘俊，石云波，申冲，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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