【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及檢測，尤其是涉及一種單軸mems陀螺儀。
技術介紹
1、mems陀螺儀，即微電子機械陀螺儀，因其體積小、成本低、功耗小、集成度高等優勢已廣泛應用于無人機、汽車電子、工業生產和航空航天等領域。隨著相關應用領域的發展以及檢測要求的逐步提高，市場對小體積、高精度和高穩定性陀螺儀的需求日益迫切。
2、目前，典型的mems陀螺儀主要為電容諧振式陀螺儀，其基本原理是通過測量科氏力引起不同諧振之間的能量變換以獲得角速度大小。現有mems微陀螺儀可分為線振式和環振式，其中線振式陀螺儀結構具有大科氏敏感質量占比、驅檢模態運動易解耦的高靈敏特點，但其需要較大的檢測電容，由于大電容會產生較大的靜電干擾并削弱陀螺儀的品質因子，無法實現小體積下的高精度檢測的需求；環振式陀螺體積小，對加速度/振動、溫度等外界環境干擾具有固有免疫特性，但圓環結構由于加工誤差的影響，實際中呈現橢圓形狀，極易引起驅動檢測模態頻率偏移和正交耦合誤差，導致陀螺儀輸出精度低，帶寬適應性差。如何提供一種兼備小體積、高精度與高性能的優點的單軸mems陀螺儀是本領域亟待解決的技術問題。
技術實現思路
1、為此，本專利技術提供一種兼備小體積、高精度與高性能的優點的單軸mems陀螺儀。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種單軸mems陀螺儀，包括基底和至少一個陀螺機構，每個所述陀螺機構包括：
3、驅動單元，包括正交布置的兩個驅動組件，每個所述驅動組件包括相對布置并且分別位于所述陀螺機構中心
4、質量塊單元，包括正交布置的兩個質量塊組件，每個所述質量塊組件包括相對布置并且分別位于所述陀螺機構中心兩側的兩個質量塊；
5、檢測單元，包括正交布置的兩個檢測組件，每個所述檢測組件包括相對布置并且分別位于所述陀螺機構中心兩側的兩個檢測模塊，所述檢測模塊包括檢測部和檢測電極，所述檢測電極固設于所述基底上并檢測所述檢測部沿檢測方向的往復位移；
6、錨點單元，所述錨點單元固設于所述基底上；
7、其中，所述驅動部通過第一彈簧梁連接所述錨點單元，且沿著圍繞所述陀螺機構中心的方向相鄰的兩個所述驅動部之間通過耦合彈簧連接；
8、所述質量塊與所述驅動部一一對應，所述質量塊設于對應所述驅動部背向所述陀螺機構中心的一側，且對應的所述驅動部和所述質量塊之間通過第一解耦彈簧連接；
9、所述檢測部與所述質量塊沿著圍繞所述陀螺機構中心的方向交替布置，所述檢測部通過第二彈簧梁連接所述錨點單元，且沿著圍繞所述陀螺機構中心的方向相鄰的所述質量塊和所述檢測部通過第二解耦彈簧連接。
10、進一步地，同一所述陀螺機構的兩個驅動組件中，其中一個所述驅動組件的驅動模塊為主驅動模塊，另一個所述驅動組件的驅動模塊為從驅動模塊，所述主驅動模塊還包括驅動檢測電極，所述從驅動模塊還包括調頻電極。
11、進一步地，所述檢測模塊還包括檢測反饋電極和正交剛度調節電極。
12、進一步地，所述檢測電極和所述檢測反饋電極均采用變面積式梳齒結構。
13、進一步地，所述驅動部、所述質量塊或所述檢測部設有質量平衡通孔。
14、進一步地，所述錨點單元包括錨點模塊，所述錨點模塊與所述檢測模塊一一對應，
15、每個所述錨點模塊包括第一錨點和第二錨點，所述第一錨點設于對應的所述檢測模塊和所述陀螺機構中心之間，所述第二錨點設于對應的所述檢測模塊背向所述陀螺機構中心的一側；
16、所述驅動部通過所述第一彈簧梁連接沿圍繞所述陀螺機構中心的方向相鄰的兩個所述第一錨點，所述檢測部通過所述第二彈簧梁連接對應的所述第一錨點和所述第二錨點。
17、進一步地，所述第一錨點和所述陀螺機構中心之間還設有靠近所述第一錨點的第三錨點和靠近所述陀螺機構中心的第四錨點，同一所述錨點模塊的第一錨點和第三錨點通過第一剛性梁連接，不同所述錨點模塊的第四錨點通過第二剛性梁連接。
18、進一步地，所述單軸mems陀螺儀包括一個所述陀螺機構，其中兩個所述驅動模塊和其中兩個所述質量塊布置于第一方向上，另兩個所述驅動模塊和另兩個所述質量塊布置于第二方向上，其中兩個所述檢測模塊布置于第三方向上，另兩個所述檢測模塊布置于第四方向上，所述第一方向與所述第二方向呈90度夾角，所述第三方向與所述第四方向呈90度夾角，所述第一方向與所述第三方向呈45度夾角。
19、本專利技術的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：
20、1）本專利技術提供的單軸mems陀螺儀，將驅動單元、質量塊單元以及檢測單元均設置為正交布局，并通過耦合彈簧、第一解耦彈簧以及第二解耦彈簧進行并聯連接，單軸mems陀螺儀采用正交并聯結構，一方面，采用正交布局，可提高陀螺儀的溫度可靠性、降低封裝應力引入的誤差，與傳統結構相比，在相同體積下正交布局可增大陀螺儀的驅動單元和檢測單元能量轉換率，從而保證陀螺儀在小體積下高性能輸出；另一方面，并聯結構使得各個運動模態相互耦合，能夠抵消耦合誤差，而且，第一彈性梁、第一解耦彈簧、第二彈性梁以及第二解耦彈簧的設置，使驅動模塊和檢測模塊的運動相互獨立，進而有效地避免耦合誤差；
21、2）本專利技術提供的單軸mems陀螺儀，通過增設驅動檢測電極和調頻電極，完成驅動模塊的頻率調節，進一步調節陀螺儀的輸出靈敏度和工作帶寬，提高環境適應性；
22、3）本專利技術提供的單軸mems陀螺儀，檢測模塊設置正交誤差校正電極，其產生相應的靜電負剛度以抵消加工誤差引入的正交剛度，達到正交校正的目的，提高陀螺儀的輸出精度；
23、4）本專利技術提供的單軸mems陀螺儀，檢測電極和檢測反饋電極均采用變面積式梳齒結構，可以有效降低滑膜阻尼，提高檢測模態的品質因數和線性度；
24、5）本專利技術提供的單軸mems陀螺儀，驅動部、質量塊或檢測部設有質量平衡通孔，可以平衡質量以及在結構端調整陀螺儀的頻率；
25、6）本專利技術提供的單軸mems陀螺儀，通過設置第一錨點和第二錨點，使得驅動部和檢測部的連接更加合理；
26、7）本專利技術提供的單軸mems陀螺儀，將錨點分離設置，有利于降低封裝產生的熱應力，分離的錨點通過剛性梁連接，可減少布線數量并降低寄生電容。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種單軸MEMS陀螺儀，包括基底和至少一個陀螺機構，其特征在于，每個所述陀螺機構包括：
2.根據權利要求1所述的單軸MEMS陀螺儀，其特征在于，同一所述陀螺機構的兩個驅動組件中，其中一個所述驅動組件的驅動模塊為主驅動模塊，另一個所述驅動組件的驅動模塊為從驅動模塊，所述主驅動模塊還包括驅動檢測電極，所述從驅動模塊還包括調頻電極。
3.根據權利要求1所述的單軸MEMS陀螺儀，其特征在于，所述檢測模塊還包括檢測反饋電極和正交剛度調節電極。
4.根據權利要求3所述的單軸MEMS陀螺儀，其特征在于，所述檢測電極和所述檢測反饋電極均采用變面積式梳齒結構。
5.根據權利要求3所述的單軸MEMS陀螺儀，其特征在于，所述驅動部、所述質量塊或所述檢測部設有質量平衡通孔。
6.根據權利要求1所述的單軸MEMS陀螺儀，其特征在于，所述錨點單元包括錨點模塊，所述錨點模塊與所述檢測模塊一一對應，
7.根據權利要求6所述的單軸MEMS陀螺儀，其特征在于，所述第一錨點和所述陀螺機構中心之間還設有靠近所述第一錨點的第三錨點和靠近所述陀螺機
8.根據權利要求1所述的單軸MEMS陀螺儀，其特征在于，所述單軸MEMS陀螺儀包括一個所述陀螺機構，其中兩個所述驅動模塊和其中兩個所述質量塊布置于第一方向上，另兩個所述驅動模塊和另兩個所述質量塊布置于第二方向上，其中兩個所述檢測模塊布置于第三方向上，另兩個所述檢測模塊布置于第四方向上，所述第一方向與所述第二方向呈90度夾角，所述第三方向與所述第四方向呈90度夾角，所述第一方向與所述第三方向呈45度夾角。
...【技術特征摘要】
1.一種單軸mems陀螺儀，包括基底和至少一個陀螺機構，其特征在于，每個所述陀螺機構包括：
2.根據權利要求1所述的單軸mems陀螺儀，其特征在于，同一所述陀螺機構的兩個驅動組件中，其中一個所述驅動組件的驅動模塊為主驅動模塊，另一個所述驅動組件的驅動模塊為從驅動模塊，所述主驅動模塊還包括驅動檢測電極，所述從驅動模塊還包括調頻電極。
3.根據權利要求1所述的單軸mems陀螺儀，其特征在于，所述檢測模塊還包括檢測反饋電極和正交剛度調節電極。
4.根據權利要求3所述的單軸mems陀螺儀，其特征在于，所述檢測電極和所述檢測反饋電極均采用變面積式梳齒結構。
5.根據權利要求3所述的單軸mems陀螺儀，其特征在于，所述驅動部、所述質量塊或所述檢測部設有質量平衡通孔。
6.根據權利要求1所述的單軸mems陀螺儀，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱澤華，張裕華，
申請(專利權)人：蘇州億波達微系統技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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