專利名稱：利用靜電耦合的微加工振動(dòng)陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體屬于慣性傳感器及其類似物，尤其涉及微加工振動(dòng)陀螺儀。
背景技術(shù)：
振動(dòng)陀螺儀通過(guò)檢測(cè)由陀螺儀繞靈敏軸的旋轉(zhuǎn)引起的科里奧利移動(dòng)(Coriolis-induced motion)而工作。當(dāng)驅(qū)動(dòng)塊沿給定軸振動(dòng)、并繞垂直于振動(dòng)軸的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，沿垂直于振動(dòng)軸和旋轉(zhuǎn)軸的響應(yīng)軸在所述塊上產(chǎn)生并施加科里奧利力。通過(guò)檢測(cè)由科里奧利力引起的所述塊沿響應(yīng)軸的移動(dòng)變化，可以測(cè)量旋轉(zhuǎn)速度。
由于科里奧利力與速度成比例，振動(dòng)塊上的科里奧利力與所述塊的速度同相。任何沿振動(dòng)的主軸或驅(qū)動(dòng)軸的移動(dòng)與響應(yīng)軸的不希望的耦合會(huì)引起所述塊沿響應(yīng)軸的寄生移動(dòng)。這種不希望的耦合通常與所述塊的位移而不是速度同相，通常將其稱為正交誤差。
檢測(cè)由科里奧利力引起的塊的移動(dòng)變化的一種方法是電容性檢測(cè)，其通常包括固定電極和可移動(dòng)電極。在這種裝置中，重要的是在不施加旋轉(zhuǎn)的情況下最小化可移動(dòng)電極的移動(dòng)，即任何不是由科里奧利力引起的沿響應(yīng)軸的塊移動(dòng)。另外，會(huì)出現(xiàn)不希望的正交信號(hào)，其與速度信號(hào)的頻率相同，但是相位移動(dòng)了90度。該正交信號(hào)被疊加到希望的輸出信號(hào)中。盡管可以例如利用相位靈敏解調(diào)電子地排除部分正交信號(hào)，但仍然容易降低陀螺儀的性能。
振動(dòng)陀螺儀的另一個(gè)誤差源對(duì)線性加速度靈敏，會(huì)移動(dòng)所述塊并產(chǎn)生不希望的輸出。
當(dāng)在特定應(yīng)用中將陀螺儀安裝在支撐上時(shí)，振動(dòng)塊的任何不平衡動(dòng)量會(huì)導(dǎo)致將部分驅(qū)動(dòng)能量注入所述支撐，并且可能然后將所述能量耦合回裝置。這種方式的能量回饋可能導(dǎo)致偏移誤差，并使裝置的性能對(duì)安裝條件靈敏。
在現(xiàn)有技術(shù)的微加工振動(dòng)陀螺儀中，通常以機(jī)械方法將振動(dòng)塊耦合在一起。這種耦合對(duì)于確保所述塊以相同的諧振頻率振動(dòng)是重要的。未耦合的塊容易產(chǎn)生不同的諧振頻率，不益于傳感器的實(shí)用性。
盡管機(jī)械耦合確實(shí)能確保所述塊以單一的諧振頻率振動(dòng)，但是這種耦合仍具有一定的限制和缺陷。例如，它們的尺寸容易隨制造公差變化，從而將導(dǎo)致耦合程度的變化。另外，其中的多種機(jī)械耦合采用折疊梁設(shè)計(jì)，這增加了需要的基板面積和裝置尺寸。此外，耦合程度由耦合結(jié)構(gòu)的固定的機(jī)械性能確定，因而是不可調(diào)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的改良的微加工振動(dòng)陀螺儀。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有上述特征的陀螺儀，其在振動(dòng)塊之間不需要機(jī)械耦合。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有上述特征的陀螺儀，其中靜電耦合振動(dòng)塊。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)提供這樣的微加工振動(dòng)陀螺儀實(shí)現(xiàn)了這些和其它目的，在所述陀螺儀中例如通過(guò)平行板電容器靜電耦合振動(dòng)塊。這種耦合可用于塊自身之間，也可用于塊與其它用于檢測(cè)對(duì)旋轉(zhuǎn)的響應(yīng)的體之間。這種類型的耦合相比機(jī)械耦合不易于改變，并可以在需要時(shí)通過(guò)改變偏壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。


圖1-6是粗略示意性地示出引入本發(fā)明的微加工振動(dòng)陀螺儀的不同實(shí)施例的俯視平面圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1所示實(shí)施例中，兩個(gè)塊利用靜電力直接耦合在一起，該靜電力隨所述兩個(gè)塊的相對(duì)位置而變化。耦合電容器是不對(duì)稱的，其電容量在所述塊相互靠攏時(shí)增加，在它們相互遠(yuǎn)離時(shí)減少。
在本實(shí)施例中，通過(guò)梁105-108和109-112分別懸置塊101、102，其中將每個(gè)梁的一端固定在基板上。每個(gè)梁呈L形，其臂在x和y方向上延伸。這種懸置結(jié)構(gòu)允許塊101、102可以在x軸和y軸方向移動(dòng)。塊101優(yōu)選與塊102相匹配，梁105-108優(yōu)選與梁109-112相匹配。
板103、104平行相間地連接塊101、102，并構(gòu)成電容器的電極或極板。當(dāng)施加電壓時(shí)，所述極板之間的靜電力隨所述塊101、102沿x軸方向的相對(duì)位置而變化?？梢詫⒃摿茷閮蓚€(gè)塊之間的具有負(fù)彈簧常數(shù)的彈簧。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)塊101、102沿x軸同相振動(dòng)時(shí)，其諧振頻率由梁105-108和109-112的彈簧常數(shù)確定。當(dāng)驅(qū)動(dòng)塊101、102沿x軸以反相模式振動(dòng)時(shí)，兩個(gè)塊交替地彼此靠近和遠(yuǎn)離，從而改變它們的相對(duì)位置。在這種情況下，諧振頻率不僅僅由梁的彈簧常數(shù)確定，還由施加在兩個(gè)塊之間的靜電力導(dǎo)致的負(fù)彈簧常數(shù)確定。這樣，通過(guò)在兩個(gè)塊之間施加電壓差，可以調(diào)整x方向上的反相模式的諧振頻率，并可以將其與x方向上的同相模式的諧振頻率分開(kāi)。
圖1a所示的實(shí)施例與圖1的實(shí)施例類似，區(qū)別在于耦合電容器是對(duì)稱的，其中對(duì)于塊的相互靠近和遠(yuǎn)離的相等的移動(dòng)，電容量的變化也近似相等。
如同在圖1所示的實(shí)施例中，電容器兩極板之間的吸引力在塊相互靠近時(shí)增大，并且除了在任一移動(dòng)方向提供相等的電容量變化之外，對(duì)稱電容器還產(chǎn)生電容量與塊的位移之間的更加線性的關(guān)系。
可選地是，還可以將圖1和1a所示實(shí)施例中的梁調(diào)整為允許沿z軸方向移動(dòng)，而不沿y軸方向移動(dòng)?？评飱W利移動(dòng)也將被取向?yàn)檠貁軸方向，而y軸將成為被檢測(cè)繞其的旋轉(zhuǎn)的輸入軸(input axis)。這樣，輸入軸位于裝置所在的平面內(nèi)，而不是垂直于該平面。
圖1b所示的實(shí)施例同樣類似于圖1的實(shí)施例，但是增加了用于將所述兩個(gè)塊耦合在一起以沿y軸及x軸移動(dòng)的裝置。該裝置包括沿x方向從所述塊延伸的極板103by、104by，其沿y軸方向隔開(kāi)以形成靜電耦合電容器的極板，所述靜電耦合電容器將所述塊耦合在一起以沿y軸移動(dòng)。如同圖1所示的實(shí)施例，極板103bx、104bx將兩個(gè)塊耦合在一起以沿x軸移動(dòng)。
在圖2所示的實(shí)施例中，塊201、202通過(guò)置于其間的第三個(gè)塊203被靜電耦合。塊201通過(guò)固定在兩個(gè)塊上的極板204、205與塊203耦合，其中極板204、205以隔開(kāi)的、相對(duì)的方式設(shè)置，并且塊202通過(guò)極板206、207以類似的方式與塊203耦合。
通過(guò)梁208-211、212-215和216-217分別懸置塊201、202和203，其中每個(gè)梁的一端被固定在基板上。梁208-211和212-215呈L形，其臂在x和y方向延伸，從而允許塊201、202可以沿x方向和y方向移動(dòng)。梁216、217只沿y方向延伸，并只允許塊203沿x方向移動(dòng)。優(yōu)選的是，整個(gè)設(shè)計(jì)同時(shí)相對(duì)于關(guān)于結(jié)構(gòu)中心的x軸和y軸對(duì)稱。
在塊201、203之間和塊202、203之間施加電壓。對(duì)于塊201、202在x方向上的反相諧振模式，諧振的總彈簧常數(shù)由梁208-211和212-215的彈簧常數(shù)、以及由電容器極板204、205和206、207施加的力的等效負(fù)彈簧常數(shù)確定。對(duì)于塊201、202在x方向上的同相諧振模式，梁216、217的彈簧常數(shù)也是總彈簧常數(shù)和諧振頻率的影響因素。從而，可以將反相模式諧振頻率與同相模式諧振頻率分開(kāi)。
為了檢測(cè)圍繞位于裝置平面內(nèi)的、而不是垂直于裝置平面的軸的旋轉(zhuǎn)，可以將梁208-215調(diào)整為允許沿z方向移動(dòng)，并同時(shí)保持塊之間沿x軸的靜電耦合。從而，將科里奧利移動(dòng)取向?yàn)檠貁軸方向，而y軸成為被檢測(cè)繞其的旋轉(zhuǎn)的輸入軸。在該修改的實(shí)施例中，將用于檢測(cè)科里奧利移動(dòng)的電極沿z軸設(shè)置在塊的上方和/或下方。
圖3所示的實(shí)施例類似于圖1所示的實(shí)施例，其中具有用于檢測(cè)對(duì)沿y軸的科里奧利移動(dòng)的響應(yīng)的電極313-316。如同圖1所示的實(shí)施例，將塊301和302、梁305-308和309-312、以及電容器極板303和304懸置在基板300上。將電極313-316安裝在基板上的固定位置，并將其在y方向上分布在塊的上方和下方。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)塊301、302以反相模式在x方向上振動(dòng)、并且裝置繞z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，在塊301、302上差動(dòng)地產(chǎn)生科里奧利力，從而導(dǎo)致塊302在y方向差動(dòng)地振動(dòng)。通過(guò)由電極313-316與振動(dòng)塊形成的電容器檢測(cè)這種移動(dòng)，來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速。
設(shè)置在塊的相對(duì)側(cè)的電極313-316與所述塊組成差動(dòng)電容性檢測(cè)器。所述差動(dòng)檢測(cè)有利于消除來(lái)自線性加速度的干擾，因?yàn)樵摳蓴_被看作共模信號(hào)而不是差動(dòng)信號(hào)。
如圖3所示，其中的實(shí)施例通過(guò)檢測(cè)沿y軸的移動(dòng)而對(duì)繞z軸的旋轉(zhuǎn)靈敏。如果需要，也可以將該實(shí)施例調(diào)整為檢測(cè)繞y軸的旋轉(zhuǎn)，在這種情況下，將電容器極板313-316沿z軸方向設(shè)置在塊的上方和/或下方。
圖3a所示的實(shí)施例與圖1b和圖3中的實(shí)施例類似，其中電容器極板303ax、304ax提供塊301a、302a之間的用于沿x方向的移動(dòng)的耦合，極板303ay、304ay提供用于沿y方向的移動(dòng)的耦合，以及極板313a-316a與所述塊形成電容器，用于檢測(cè)塊沿y方向的移動(dòng)。
圖4示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中兩個(gè)塊通過(guò)置于其間的第三個(gè)塊被靜電耦合在一起。在該實(shí)施例中，通過(guò)機(jī)械梁將由科里奧利力引起的沿y軸的移動(dòng)的變化傳遞到可移動(dòng)檢測(cè)元件，然后優(yōu)選使用電容性檢測(cè)器檢測(cè)該變化以測(cè)量轉(zhuǎn)速。在不存在由旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的科里奧利力的情況下，檢測(cè)元件相對(duì)靜止并且不受塊沿x軸的振動(dòng)的影響，從而最小化正交誤差。
如同圖2所示的實(shí)施例，將塊401、402和403、電容器極板404、405和406、407、以及梁408-411、412-415和416、417懸置在基板400上。此外，檢測(cè)塊418、419通過(guò)梁420、421和422、423也被懸置在基板上、并通過(guò)梁424、425和426、427與塊401、402連接，以沿y方向移動(dòng)。將固定的檢測(cè)元件428-431鄰近檢測(cè)塊地固定在基板上，并與檢測(cè)塊電容性耦合。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)塊401、402以反相模式沿x方向振動(dòng)、并且裝置繞z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，在塊401、402上差動(dòng)地產(chǎn)生科里奧利力，從而導(dǎo)致所述塊在y方向上差動(dòng)地振動(dòng)。這種振動(dòng)通過(guò)梁424、425和426、427傳遞到檢測(cè)塊418、419。由于梁420、421和422、423僅在x方向延伸，從而以這樣的方式保持所述檢測(cè)塊，使得它們最少地受到振動(dòng)塊沿不存在科里奧利力的x方向上的振動(dòng)的影響。檢測(cè)塊418、419的移動(dòng)通過(guò)它們與電極板428-431之間的電容量的變化來(lái)檢測(cè)。
圖5示出了陀螺儀的另一個(gè)實(shí)施例，其中的兩個(gè)塊通過(guò)第三個(gè)塊靜電耦合在一起，并與可移動(dòng)檢測(cè)元件耦合。如同前述實(shí)施例，將塊501、502和503、電容器極板504、505和506、507、以及梁508-511、512-515和516、517懸置在基板500上。
剛性矩形框形式的檢測(cè)元件或塊522通過(guò)梁523-526被懸置在基板上、并通過(guò)梁518、519和520、521被連接到塊501、502上。將固定的檢測(cè)元件527-530鄰近檢測(cè)塊地固定在基板上，并與檢測(cè)塊電容性耦合。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)塊501、502以反相模式沿x方向振動(dòng)、并且裝置繞z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，在塊501、502上差動(dòng)地產(chǎn)生科里奧利力，并導(dǎo)致這些塊在y方向上差動(dòng)地振動(dòng)。通過(guò)梁518-521將該振動(dòng)傳遞給檢測(cè)塊522。由于這些梁在y方向上延伸并在該方向上相對(duì)剛性，從而容易傳遞y方向上的移動(dòng)，而沒(méi)有較大程度地將這些塊在x軸上的差動(dòng)振動(dòng)傳遞給所述檢測(cè)塊。
梁523-526使檢測(cè)塊避免受到塊501、502在不存在科里奧利力的x方向上的振動(dòng)的影響。梁523-526還穩(wěn)固地保持塊522，并禁止其響應(yīng)沿x和y軸的線性加速度的移動(dòng)變化，但容易響應(yīng)由科里奧利力引起的繞z軸的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的任何變化。通過(guò)該塊與電極板527-530之間的電容量變化來(lái)檢測(cè)檢測(cè)塊522的移動(dòng)。
圖6示出了具有剛性檢測(cè)元件或塊的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，塊601、602通過(guò)極板603、604靜電耦合在一起，并被L形梁605-608和609-612懸置在基板600上。上述塊還通過(guò)極板613、614；615、616；617、618和619、620與圍繞的檢測(cè)塊621靜電耦合，該檢測(cè)塊具有剛性的矩形框架形式。通過(guò)梁622-625將所述檢測(cè)塊懸置在基板上，并將電極板626-629固定到基板上而與上述檢測(cè)塊電容性耦合，以檢測(cè)其移動(dòng)。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)塊601、602以反相模式沿x方向振動(dòng)、并且裝置繞z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，在所述塊上差動(dòng)地產(chǎn)生科里奧利力，從而導(dǎo)致這些塊在y方向上差動(dòng)地振動(dòng)。通過(guò)電極板613、614；615、616；617、618和619、620將該移動(dòng)變化傳遞給檢測(cè)塊621。這些電極對(duì)形成平行板電容器，當(dāng)在它們之間施加電壓時(shí)，每對(duì)極板之間的靜電力隨所述電極對(duì)在y方向上的相對(duì)位置變化。
梁622-625在沒(méi)有科里奧利力時(shí)保持塊621相對(duì)靜止，從而減小正交誤差。它們還穩(wěn)固地保持塊621，從而有效地阻止由沿x和y軸的線性加速度導(dǎo)致的移動(dòng)變化，但仍然易于響應(yīng)由科里奧利力引起的繞z軸的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的變化。與前述實(shí)施例一樣，通過(guò)檢測(cè)塊621與電極板626-629之間的電容量變化來(lái)檢測(cè)檢測(cè)塊621的移動(dòng)。
本發(fā)明具有許多重要的特征和優(yōu)點(diǎn)。所提供的微加工振動(dòng)陀螺儀克服了現(xiàn)有技術(shù)中陀螺儀的缺陷，包括正交誤差、對(duì)線性加速度的靈敏性、動(dòng)量不平衡、以及機(jī)械耦合效果。
通過(guò)耦合兩個(gè)塊并以反相模式驅(qū)動(dòng)它們來(lái)平衡驅(qū)動(dòng)動(dòng)量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)量不平衡的消除。所述耦合通過(guò)靜電力實(shí)現(xiàn)，所述靜電力隨兩個(gè)塊的相對(duì)位置而變化?？梢詫⒃撿o電力直接施加在兩個(gè)塊之間，或通過(guò)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)塊之間的一個(gè)或多個(gè)中間塊來(lái)施加。
由于通過(guò)反相模式驅(qū)動(dòng)兩個(gè)塊，在兩個(gè)塊上的科里奧利力呈相反方向，從而可以差動(dòng)地檢測(cè)輸出信號(hào)。線性加速度的效果被看作共模干擾，并可以被用于處理信號(hào)的電子設(shè)備排除。從而可以極大地減小對(duì)線性加速度的靈敏性。
在一些實(shí)施例中，通過(guò)機(jī)械梁和/或靜電力將由科里奧利力引起的振動(dòng)塊的移動(dòng)變化傳遞到一個(gè)或多個(gè)其它體(即檢測(cè)塊)，所述靜電力隨被驅(qū)動(dòng)的塊與檢測(cè)塊之間的相對(duì)位置而變化。這樣懸置檢測(cè)塊，使得它們?cè)跊](méi)有科里奧利力時(shí)相對(duì)靜止，從而極大地減小了正交誤差。
上述懸置檢測(cè)塊的方式還阻止它們響應(yīng)沿x和y軸的線性加速度的移動(dòng)變化，但允許它們易于響應(yīng)由科里奧利力引起的沿響應(yīng)軸(y軸)的差動(dòng)移動(dòng)。這種設(shè)計(jì)顯著降低了對(duì)線性加速度的靈敏性。
微加工陀螺儀被制造在平面基板上，其中通過(guò)靜電力耦合兩個(gè)振動(dòng)塊，所述靜電力隨所述兩個(gè)塊的相對(duì)位置而變化。這種靜電力可以直接在兩個(gè)塊之間產(chǎn)生，或者可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間塊產(chǎn)生。對(duì)于反相諧振模式和同相諧振模式，所述耦合導(dǎo)致沿振動(dòng)軸的諧振的不同諧振頻率。這種耦合技術(shù)可以易于擴(kuò)展到具有多于兩個(gè)的塊的微加工振動(dòng)陀螺儀。
通過(guò)機(jī)械梁和/或靜電力將科里奧利力引起的移動(dòng)變化傳遞到一個(gè)或多個(gè)其它可移動(dòng)塊或檢測(cè)體，所述靜電力隨所述振動(dòng)塊與檢測(cè)塊之間的相對(duì)位置而變化。
這樣懸置檢測(cè)塊，使得在沒(méi)有科里奧利力時(shí)將其保持為相對(duì)靜止，并使其不受振動(dòng)塊沿振動(dòng)軸的振動(dòng)的影響。
上述懸置檢測(cè)塊的方式顯著阻止了其響應(yīng)基板平面內(nèi)的線性加速度的移動(dòng)，但允許所述檢測(cè)塊易于響應(yīng)由繞垂直于基板平面的軸的旋轉(zhuǎn)引起的移動(dòng)變化。
塊之間的靜電耦合可以是對(duì)稱或不對(duì)稱的，并且既可以被沿檢測(cè)軸使用，也可以被沿驅(qū)動(dòng)軸使用。
雖然該優(yōu)選實(shí)施例中的陀螺儀對(duì)繞z軸的旋轉(zhuǎn)靈敏，但是其驅(qū)動(dòng)模式的靜電耦合也可適用于具有沿y軸的輸入軸的陀螺儀。
盡管本發(fā)明具體參考微加工陀螺儀進(jìn)行了描述，可以理解，它還可以等效地適用于將振動(dòng)塊靜電耦合在一起的其它裝置。
從上文顯然可知，本發(fā)明提供了一種新型的、改進(jìn)的微加工振動(dòng)陀螺儀。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是，盡管本文只詳細(xì)描述了特定的目前優(yōu)選的實(shí)施例，但是，在不偏離由所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的范圍的情況下，還可以進(jìn)行特定變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種微加工振動(dòng)陀螺儀，包括第一和第二塊，其被以這樣的方式安裝，使得允許沿第一軸的反相振動(dòng)移動(dòng)、和響應(yīng)由繞第三軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科里奧利力的沿第二軸的差動(dòng)移動(dòng)；以及用于通過(guò)靜電力將所述塊耦合在一起的裝置，所述靜電力隨所述塊的相對(duì)位置而變化。
2.如權(quán)利要求1所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，其中所述靜電耦合力被取向?yàn)檠厮龅谝惠S，使得所述塊沿所述第一軸的反相移動(dòng)和同相移動(dòng)具有不同的諧振頻率。
3.如權(quán)利要求1所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，其中所述塊被同時(shí)沿所述第一軸和所述第二軸靜電耦合，使得所述塊沿所述第一和第二軸中的每個(gè)的反相移動(dòng)和同相移動(dòng)具有不同的諧振頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，其中所述用于將所述塊耦合在一起的裝置包括多個(gè)與所述塊連接以與所述塊一致移動(dòng)的平行極板。
5.如權(quán)利要求4所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，其中連接所述第一塊的極板被等距地隔開(kāi)在連接所述第二塊的極板之間，使得所述塊相互靠近和遠(yuǎn)離的移動(dòng)產(chǎn)生基本相等的靜電力。
6.如權(quán)利要求1所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，其中用于將所述塊耦合在一起的裝置包括被靜電耦合在所述第一和第二塊之間的第三塊。
7.如權(quán)利要求1所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，還包括多個(gè)傳感器，其與所述第一和第二塊電容性耦合，以監(jiān)測(cè)所述塊沿所述第二軸的移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，還包括與所述第一和第二塊耦合的檢測(cè)元件、以及與所述檢測(cè)元件電容性耦合的多個(gè)傳感器，以監(jiān)測(cè)所述塊沿所述第二軸的移動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，其中所述檢測(cè)元件與所述塊靜電耦合。
10.如權(quán)利要求1所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，其中所述塊被懸置在平面基板上，所述第一和第二軸位于平行于所述基板的平面內(nèi)，所述第三軸垂直于所述基板。
11.如權(quán)利要求1所述的微加工振動(dòng)陀螺儀，其中所述塊被懸置在平面基板上，所述第一和第三軸位于平行于所述基板的平面內(nèi)，所述第二軸垂直于所述基板。
12.一種微加工速度傳感器，包括被靜電耦合在一起的第一和第二塊，其被以這樣的方式安裝，使得允許沿第一軸的反相振動(dòng)移動(dòng)、以及響應(yīng)由繞第三軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科里奧利力的沿第二軸的差動(dòng)移動(dòng)。
13.如權(quán)利要求12所述的微加工速度傳感器，其中所述第一和第二塊通過(guò)靜電力相互耦合，所述靜電力隨所述塊的相對(duì)位置而變化。
14.如權(quán)利要求12所述的微加工速度傳感器，其中所述靜電耦合力被取向?yàn)檠厮龅谝惠S，使得所述塊沿所述第一軸的反相移動(dòng)和同相移動(dòng)具有不同的諧振頻率。
15.如權(quán)利要求12所述的微加工速度傳感器，其中所述塊被同時(shí)沿所述第一軸和所述第二軸靜電耦合，使得所述塊沿所述第一和第二軸中的每個(gè)的反相移動(dòng)和同相移動(dòng)具有不同的諧振頻率。
16.如權(quán)利要求12所述的微加工速度傳感器，還包括多個(gè)傳感器，其與所述第一和第二塊電容性耦合，以監(jiān)測(cè)所述塊沿所述第二軸的移動(dòng)。
17.如權(quán)利要求12所述的微加工速度傳感器，還包括與所述第一和第二塊耦合的檢測(cè)元件、以及與所述檢測(cè)元件電容性耦合的多個(gè)傳感器，以監(jiān)測(cè)所述塊沿所述第二軸的移動(dòng)。
18.如權(quán)利要求17所述的微加工速度傳感器，其中所述檢測(cè)元件與所述塊靜電耦合。
19.如權(quán)利要求17所述的微加工速度傳感器，其中所述檢測(cè)元件包括矩形框架，所述框架圍繞所述第一和第二塊并與其共面。
20.如權(quán)利要求12所述的微加工速度傳感器，其中所述第一和第二軸互相垂直并垂直于所述第三軸。
全文摘要
一種微加工振動(dòng)陀螺儀，其具有兩個(gè)或多個(gè)被懸置在平面基板上的共面的可移動(dòng)塊。將兩個(gè)垂直的軸(x和y)限定在基板平面內(nèi)，而將第三軸，即z軸或輸入軸，限定為垂直于基板平面。所述兩個(gè)塊沿x軸的移動(dòng)通過(guò)靜電耦合裝置耦合，使得沿x軸的同相模式和反相模式的諧振的固有諧振頻率互相分離。當(dāng)驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)塊以反相模式沿x軸振動(dòng)、并且上述裝置繞z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，科里奧利力在Y方向上差動(dòng)地作用于所述塊，導(dǎo)致所述兩個(gè)塊以反相模式沿y軸振動(dòng)。可以通過(guò)速度傳感器直接檢測(cè)沿y軸的反相振動(dòng)，以測(cè)量繞z軸的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速?？蛇x的是，可以將所述第一和第二體沿y軸的反相振動(dòng)傳遞到其它可移動(dòng)體(即速度檢測(cè)塊)，然后檢測(cè)所述可移動(dòng)體的移動(dòng)以測(cè)量繞z軸的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選以這種方式懸置所述檢測(cè)體，使得在沒(méi)有科里奧利力時(shí)，振動(dòng)塊沿x軸的移動(dòng)不影響檢測(cè)體。這阻止了所述檢測(cè)體響應(yīng)基板平面內(nèi)的線性加速度而移動(dòng)，但允許這些體易于響應(yīng)由科里奧利力引起的繞垂直于基板平面的軸的移動(dòng)。
文檔編號(hào)G01C19/5684GK1802550SQ200480006120
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者嚴(yán)海, R·布格哈特, B·哈特曼, K·卡普塞爾, M·羅斯 申請(qǐng)人:Bei科技公司, 康蒂-特米克微電子有限公司, 大陸-特韋斯貿(mào)易合伙股份公司及兩合公司