【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种集成微机电陀螺仪,特别是具有改进的驱动结构的三轴型集成微机电陀螺仪。
技术介绍
众所周知,如今的精密加工技术能够从半导体材料层开始生产微机电系统 (MEMS),这些半导体材料层已经被沉积(例如,多晶硅层)或者生长(例如,外延层)在牺牲层上,这些牺牲层经由化学蚀刻而被移除。用这种技术获得的惯性传感器、加速度计和陀螺仪例如在汽车领域、惯性导航或者便携式装置领域中取得了越来越多的成功。特别地,已经知悉用MEMS技术获得的半导体材料制成的集成陀螺仪。这些陀螺仪基于相对加速度理论、利用科里奥利加速度工作。当把某一角速度的旋转(其值是待测的) 施加到使用线性速度驱动的移动质量块时,该移动质量块“感觉”到被称作“科里奥利力” 的惯性力,该力确定了移动质量块在与线性驱动速度方向垂直且与关于其发生旋转的轴垂直的方向上的位移。移动质量块经由使得能够在惯性力方向上发生位移的弹性元件而被支撑。根据胡克定律,该位移与该惯性力以这样一种方式成比例,该方式使得有可能从该移动质量块的位移检测该科里奥利力和产生该科里奥利力的旋转的角速度值。移动质量块的位移能够,例如,以电容方式来检测,在谐振的情况下确定由移动感测电极的运动引起的电容变化,该电极被相对于移动质量块固定且被耦合(例如,在所谓“平行板”结构中或者在梳齿结构中)到固定感测电极。MEMS陀螺仪通常具有对称的感测结构,包括一对用于每个感测轴的感测质量块, 有可能检测关于感测轴的对应角速度的旋转。理想地,通过使用适当的差分读取机制,总体对称的结构使得能够完全排除例如由于作用于传感器的冲击或者由于重力加速度产生的外部施 ...
【技术保护点】
1.一种集成MEMS陀螺仪(1;1’;1”),包括:-至少第一驱动质量块(2a),被设计成当驱动电极的组件(13)偏置时,被驱动为具有沿着第一轴(x)的第一驱动运动,所述第一驱动运动设计成当存在所述集成MEMS陀螺仪(1;1’;1”)的旋转时,产生至少一感测运动;以及-至少第二驱动质量块(2b),设计成被驱动为具有沿着垂直于所述第一轴(x)的第二轴(y)的第二驱动运动,所述第二驱动运动被设计成当存在所述集成MEMS陀螺仪(1;1’;1”)的旋转时,产生至少一个相应的感测运动,其特征在于,包括被配置成弹性地耦合所述第一驱动质量块(2a)和所述第二驱动质量块(2b)的第一弹性耦合元件(12a),所述耦合的方式使得以给定运动比率耦合所述第一驱动运动到所述第二驱动运动。
【技术特征摘要】
2009.12.24 IT TO2009A0010421.一种集成MEMS陀螺仪(1 ;1,;1”),包括-至少第一驱动质量块(加),被设计成当驱动电极的组件(1 偏置时,被驱动为具有沿着第一轴U)的第一驱动运动,所述第一驱动运动设计成当存在所述集成MEMS陀螺仪 (1 ;1' ;1”)的旋转时,产生至少一感测运动;以及-至少第二驱动质量块(2b),设计成被驱动为具有沿着垂直于所述第一轴(χ)的第二轴(y)的第二驱动运动,所述第二驱动运动被设计成当存在所述集成MEMS陀螺仪(1 ;1’ ; 1”)的旋转时,产生至少一个相应的感测运动,其特征在于,包括被配置成弹性地耦合所述第一驱动质量块Oa)和所述第二驱动质量块Ob)的第一弹性耦合元件(1 ),所述耦合的方式使得以给定运动比率耦合所述第一驱动运动到所述第二驱动运动。2.根据权利要求1的陀螺仪,其中所述第一驱动运动被设计成作为科里奥利力的结果,响应于所述集成MEMS陀螺仪(1 ;1’ ;1”)以偏转角速度关于正交于所述第一轴(χ)和所述第二轴(y)的垂直轴(ζ)的旋转,产生沿着所述第二轴(y)的感测运动,以及响应于所述集成MEMS陀螺仪(1 ;1’ ;1”)的以侧滚角速度关于所述第二轴(y)的旋转,产生沿着所述垂直轴(ζ)的感测运动;以及其中所述第二驱动运动被设计成作为科里奥利力的结果, 响应于所述集成MEMS陀螺仪(1 ;1’;1”)以所述偏转角速度关于所述垂直轴(ζ)的旋转产生沿着所述第一轴(χ)的感测运动,以及响应于所述集成MEMS陀螺仪(1 ;1’ ;1”)以俯仰角速度关于所述第一轴(χ)的旋转,产生沿着所述垂直轴(ζ)的感测运动。3.根据权利要求1的陀螺仪,其中所述第一弹性耦合元件(12a)被配置成使所述第二驱动质量块Ob)根据所述给定运动比率被所述第一驱动质量块Oa)引入所述第二驱动运动中。4.根据权利要求1的陀螺仪,其中所述第一弹性耦合元件(12a)具有相对于所述第一轴(X)以非零值的倾斜角(α)倾斜的方向上的延伸轴,并被配置成在所述第一驱动质量块 (2a)和所述第二驱动质量块Ob)之间沿着所述延伸轴传递相对运动。5.根据权利要求4的陀螺仪,其中所述倾斜角(α)是45°,且所述运动比率基本上是 1 1的比率;即,所述第一驱动质量块Oa)的位移对应所述第二驱动质量块Ob)的基本上相等的位移。6.根据权利要求1的陀螺仪,其中所述第一弹性耦合元件(12a)是折叠型的。7.根据权利要求1的陀螺仪,其中所述第一弹性耦合元件(12a)被配置以使得所述第一驱动运动和第二驱动运动是彼此同步的振荡运动。8.根据权利要求1的陀螺仪,其中所述驱动电极的组件(1 仅被连接到所述第一驱动质量块Oa)而不被连接到所述第二驱动质量块Ob)。9.根据权利要求1的陀螺仪,包括第一弹性锚具元件Ga),该元件被连接在所述第一驱动质量块Oa)和所述集成MEMS陀螺仪(1 ;1’;1”)的基底(3)之间,且被配置以限制所述第一驱动质量块Oa)来沿着所述第一轴(χ)执行所述第一驱动运动;以及第二弹性锚具元件(4b),该元件被连接在所述第二驱动质量块Qb)和所述基底C3)之间,且被配置以限制所述第二驱动质量块Ob)来沿着所述第二轴(y)执行所述第二驱动运动。10.根据权利要求9的陀螺仪,进一步包括第三驱动质量块(2c),该驱动质量块被设计成当所述驱动电极的组件(1 偏置时,被驱动为具有沿着所述第一轴(χ)的第三驱动运动,且借助于第...
【专利技术属性】
技术研发人员:G·卡扎尼加,L·科多纳托,
申请(专利权)人:意法半导体股份有限公司,
类型:发明
国别省市:IT
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