本發(fā)明涉及一種陀螺儀傳感器和用于陀螺儀傳感器的正交補償?shù)姆椒ā?/p>

背景技術(shù)：

隨著用于以受控方式制造微米結(jié)構(gòu)的復(fù)雜方法的發(fā)展,基于微機電系統(tǒng)(mems)技術(shù)的裝置已經(jīng)變得更具吸引力。已獲得大量應(yīng)用的一種重要類型的裝置是基于mems的陀螺儀。這樣的裝置例如在裝置的導(dǎo)航、定位和追蹤中具有重要作用，而對于其上可以安裝mems陀螺儀的設(shè)備的機械穩(wěn)定性的監(jiān)測和控制也具有重要作用。

在制造mems陀螺儀中的大的挑戰(zhàn)是獲得用于優(yōu)選在大規(guī)模生產(chǎn)線中制作足夠良好平衡的陀螺儀裝置的制造方法。這樣的陀螺儀裝置通常包括相互連接的慣性質(zhì)量塊，所述多個慣性質(zhì)量塊可以被激勵以在操作期間繞激勵軸線旋轉(zhuǎn)或振動。旋轉(zhuǎn)運動的檢測通過檢測受科里奧利力影響的慣性質(zhì)量塊繞檢測軸線的偏轉(zhuǎn)來執(zhí)行。然而，制造缺陷可能在陀螺儀中引入非對稱，這可能影響導(dǎo)航方式中的操作。例如，陀螺儀與的激勵運動與陀螺儀的檢測模式之間的聯(lián)接扭曲檢測模式并且可能在輸出信號中造成相對高的誤差。

us6467349公開一種mens陀螺儀，其對于若干應(yīng)用，例如在汽車工業(yè)中具有相對好的性能。然而，會期待減少例如這樣的陀螺儀的激勵模式和檢測模式之間的聯(lián)接的影響以便進一步提高性能。

因而，存在對改進的陀螺儀傳感器的需要，該陀螺儀傳感器具有用于錯誤聯(lián)接到陀螺儀傳感器的檢測模式的改進的補償。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上，本發(fā)明的總體目的在于：提供一種具有改進的正交補償?shù)耐勇輧x傳感器。

根據(jù)第一方面，因此提供一種用于檢測繞靈敏度軸線的旋轉(zhuǎn)運動的陀螺儀傳感器，所述陀螺儀傳感器包括：

總慣性質(zhì)量塊，所述總慣性質(zhì)量塊包括被物理地附接到彼此的第一慣性質(zhì)量塊和第二慣性質(zhì)量塊，所述第一和第二質(zhì)量塊中的每一個被布置成與相應(yīng)的第一電極和相應(yīng)的第二電極空間地間隔開并且面對所述相應(yīng)的第一電極和所述相應(yīng)的第二電極，其中所述第一慣性質(zhì)量塊(或總慣性質(zhì)量塊)繞所述陀螺儀傳感器的檢測軸線的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致所述總慣性質(zhì)量塊與所述第一電極和所述第二電極中的一個電極之間的電容的正改變、以及所述總慣性質(zhì)量塊與所述第一電極和所述第二電極中的另一個電極之間的電容的負改變，其中所述檢測軸線垂直于所述靈敏度軸線，并且當所述陀螺儀傳感器經(jīng)受繞所述靈敏度軸線的旋轉(zhuǎn)時由科里奧利力引起所述旋轉(zhuǎn)；

第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所述第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括：

第一和第二修正電極，所述第一和第二修正電極被并排布置并且以間隙分離，并且被布置在所述第一慣性質(zhì)量塊的同一側(cè)上作為第一電極并且面對同一方向；和

第一驅(qū)動框架，所述第一驅(qū)動框架相對于所述第一和第二修正電極兩者以及所述第一慣性質(zhì)量塊可移位，并且經(jīng)由第一聯(lián)接構(gòu)件被物理地附接到第一慣性質(zhì)量塊，所述驅(qū)動框架包括：

第一伸長修正構(gòu)件，所述第一伸長修正構(gòu)件被布置成與所述第一和第二修正電極空間和電分離，被布置成使得具有間隙的所述第一伸長修正構(gòu)件與所述第一和第二修正電極中的每一個之間的重疊是可變的，

其中作為所述第一伸長修正構(gòu)件與所述第一和第二修正電極之間的重疊的改變程度的結(jié)果，所述第一伸長修正構(gòu)件與所述第一和第二修正電極之間的靜電力是可修改的，由此重疊的改變程度使驅(qū)動框架繞檢測軸線旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明，陀螺儀的慣性質(zhì)量塊是通過激勵在運動中設(shè)定的質(zhì)量塊，由此激勵使慣性質(zhì)量塊以旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)或振蕩。當慣性質(zhì)量塊經(jīng)受繞靈敏度軸線的遠離水平定向的旋轉(zhuǎn)時，慣性質(zhì)量塊由于科里奧利力而繞檢測軸線旋轉(zhuǎn)，其中所述靈敏度軸線垂直于激勵軸線(因而在運動中繞其設(shè)定慣性質(zhì)量塊的軸線)。檢測軸線、靈敏度軸線和激勵軸線彼此垂直。更詳細地，可以認為，第一和第二慣性質(zhì)量塊中的每一個具有根據(jù)上訴的關(guān)聯(lián)的第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)。

第一和第二慣性質(zhì)量塊中的每一個與相應(yīng)的對應(yīng)第一和第二電極關(guān)聯(lián)。每個質(zhì)量塊的第一和第二電極被布置成使得相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊面對電極。慣性質(zhì)量塊被從電極間隔開，因為它們可不彼此物理接觸。第一和第二電極是固定的(因而靜態(tài)的)，使得第一電極與慣性質(zhì)量塊之間的電容和第二電極與慣性質(zhì)量塊之間的電容由于慣性質(zhì)量塊的運動而被修改。從而，第一和第二電極被布置成使得相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊繞檢測軸線的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致第一電極或第二電極中的一個電極與第一慣性質(zhì)量塊之間的第一信號(例如，負的)的電容改變；以及第一和第二電極中的另一個電極與第一慣性質(zhì)量塊之間的相反信號(例如，正的，如果第一信號是負的)的電容改變。

優(yōu)選地，所述兩個慣性質(zhì)量塊被激勵使得它們在繞激勵軸線的旋轉(zhuǎn)運動中彼此反相振蕩。因而，當?shù)谝粦T性質(zhì)量塊在逆時針方向上振蕩時，第二慣性質(zhì)量塊在順時針方向上振蕩。

驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括靜態(tài)部分和可移位部分。靜態(tài)部分包括第一和第二修正電極。所述可移位部分是可移位的驅(qū)動框架。靜態(tài)部分因而是靜止的，從某種意義上說，它們被固定在基底上使得可移位的驅(qū)動框架可以相對于第一和第二修正電極以及又一電極組移動。此外，由于驅(qū)動框架相對于驅(qū)動結(jié)構(gòu)的靜態(tài)部分可移位，并且第一伸長修正構(gòu)件，所述第一伸長修正構(gòu)件被布置成與所述第一和第二修正電極空間和電分離，所以具有間隙的所述第一伸長修正構(gòu)件與所述第一和第二修正電極中的每一個之間的重疊是可變的。第一伸長修正構(gòu)件與第一和第二修正電極之間的空間分離可以是空氣分離(或者另一其它介質(zhì)或真空)。此外，第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)的第一和第二修正電極是靜態(tài)的，即被固定在基底上并且被布置在每個慣性質(zhì)量塊的同一側(cè)上作為第一電極的結(jié)構(gòu)，將被理解為，第一和第二修正電極被布置在(當它們在靜止位置中時)被慣性質(zhì)量塊(一個或多個)橫跨的平面的同一側(cè)上作為第一電極。此外，被布置成面對同一方向?qū)⒈焕斫鉃楸环胖贸汕懊?前表面)在某一方向上，所述某一方向?qū)τ诘谝恍拚姌O、第二修正電極和第一電極是相同的。在具體情形中，當平表面電極被使用使，前面(前表面)將被理解為電極的具有與其上布置電極的基底表面的法向矢量大體上平行的法向矢量的表面。

本發(fā)明基于這樣的現(xiàn)實，即，與慣性質(zhì)量塊分離的、用于引起慣性質(zhì)量塊的激勵運動的驅(qū)動結(jié)構(gòu)也可以參與在陀螺儀傳感器的感測模式中。因而，可移位的驅(qū)動框架繞檢測軸線的旋轉(zhuǎn)也可以引起第一慣性質(zhì)量塊的運動。因此，驅(qū)動框架繞檢測軸線的旋轉(zhuǎn)可以引起被連接到驅(qū)動框架的第一慣性質(zhì)量塊繞檢測軸線的旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動框架也可以被用于引起第一慣性質(zhì)量塊的激勵運動。換言之，驅(qū)動框架可以參與在陀螺儀的感測模式和驅(qū)動模式兩者中。在現(xiàn)實中，驅(qū)動模式中的影響感測模式(因而影響繞檢測軸線的旋轉(zhuǎn))的不想要的偏差可以通過生成作用在感測模式上的扭矩來補償。因此，可能引起慣性質(zhì)量塊繞檢測軸線不期待地旋轉(zhuǎn)的不想要的偏差可以通過反向旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量塊回到期望定向來補償。不想要的偏差引起來自陀螺儀的輸出信號的正交誤差。所述誤差可以通過本發(fā)明補償。由正交誤差引起的信號一般與陀螺儀的激勵信號同相。由科里奧利力和由激勵導(dǎo)致的繞檢測軸線的旋轉(zhuǎn)引起的輸出信號與激勵相差90度。

此外，通過具有相對于慣性質(zhì)量塊可移位的驅(qū)動框架，即有它們作為分離的機械單元/結(jié)構(gòu)但通過聯(lián)接構(gòu)件彼此物理地連接，能實現(xiàn)若干有利特征。驅(qū)動框架上的驅(qū)動結(jié)構(gòu)意味著生成大的水平力(關(guān)于基底平面或包括靈敏度軸線和檢測軸線的平面水平)，這給陀螺儀的驅(qū)動模式大的幅值。然而，它們也傾向于生成小的豎直力(關(guān)于基底平面豎直或沿著激勵軸線)，這會干擾感測模式如果它們被直接放置在慣性質(zhì)量塊上。作為替代，驅(qū)動框架能被構(gòu)造成在豎直方向上相對堅硬，這可以減小正交誤差的所述勢源。

此外，在相對于慣性質(zhì)量塊作為分離的機械單元的驅(qū)動框架上具有正交補償電極(修正電極和對應(yīng)伸長修改構(gòu)件)的優(yōu)點在減小電極軟化效應(yīng)。電極軟化效應(yīng)通過降低感測頻率而對感測模式具有負面影響。

根據(jù)實施例，驅(qū)動結(jié)構(gòu)可以進一步包括又一電極組并且驅(qū)動框架可以包括被布置成與所述又一電極組相鄰的一組驅(qū)動電極，其中當電壓被施加到所述又一電極組時，所述驅(qū)動框架被設(shè)定在運動中，由此使所述第一伸長修正構(gòu)件相對于第一和第二修正電極并且也相對于第一慣性質(zhì)量塊移動，

驅(qū)動電極中的每一個和所述又一電極組的電極中的每一個可以是梳形的，其中每個驅(qū)動電極和相應(yīng)的又一電極是相互交叉的。以這樣的方式，驅(qū)動電極和又一電極之間電容性聯(lián)接的方式被改進。例如，對于梳形電極的每個齒(驅(qū)動電極或又一電極)，形成兩個電容器，在每個齒的每一側(cè)上一個電容器。由此，相應(yīng)的電極對之間的可能的力被增大。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一慣性質(zhì)量塊可以被物理地連接到驅(qū)動框架，使得驅(qū)動框架的運動使第一慣性質(zhì)量塊繞與檢測軸線垂直的激勵軸線旋轉(zhuǎn)。由此，繞激勵軸線的旋轉(zhuǎn)的控制被改進。此外，這通過驅(qū)動框架改進了第一慣性質(zhì)量塊繞檢測軸線的旋轉(zhuǎn)的控制，因為激勵運動(因而慣性質(zhì)量塊繞激勵軸線的旋轉(zhuǎn))由包括第一伸長修正構(gòu)件的相同結(jié)構(gòu)引起，所述第一伸長修正構(gòu)件參與第一慣性質(zhì)量塊繞檢測軸線的補償旋轉(zhuǎn)。

有利地，驅(qū)動框架在第一慣性質(zhì)量塊的端部處經(jīng)由第一聯(lián)接構(gòu)件被物理地連接到第一慣性質(zhì)量塊，其中所述端部面對驅(qū)動框架，并且其中在從第一慣性質(zhì)量塊相對于驅(qū)動框架的遠側(cè)處，所述第一聯(lián)接構(gòu)件被物理地連接到所述可移位的驅(qū)動框架。以此方式，第一聯(lián)接構(gòu)件被制成相對長。由此，為了對與驅(qū)動框架連接的第一慣性質(zhì)量塊引起足夠的激勵運動，與如果聯(lián)接構(gòu)件較短相比，需要驅(qū)動結(jié)構(gòu)的較大移位。因此，第一伸長修正構(gòu)件的移位也較大。由此，第一修正構(gòu)件與第一和第二修正電極之間的重疊度也增大。這能實現(xiàn)第一伸長修正構(gòu)件與第一和第二修正電極之間的靜電力的增大的變化。因此，由驅(qū)動框架的旋轉(zhuǎn)引起的第一慣性質(zhì)量塊繞檢測軸線的旋轉(zhuǎn)可以被改進并且由此也改進正交補償效率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一伸長修正構(gòu)件可以被布置成第一伸長修正構(gòu)件的伸長方向與檢測軸線大體上平行。這進一步改進正交補償?shù)男?，因為第一修正?gòu)件與第一和第二修正電極之間的重疊被進一步優(yōu)化。為了引起慣性質(zhì)量塊的激勵(因而繞激勵軸線的旋轉(zhuǎn))的驅(qū)動框架的運動可以大體上垂直于檢測軸線，這意味著，為了實現(xiàn)第一伸長修正構(gòu)件與第一和第二修正電極之間的重疊和間隙，第一伸長修正構(gòu)件應(yīng)被布置成伸長方向大體上與檢測軸線平行。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一伸長修正構(gòu)件可以被布置在驅(qū)動框架的與驅(qū)動框架最靠近檢測軸線的端部相反的端部處。因而，第一伸長修正構(gòu)件被布置成離檢測軸線相對遠。由此，由第一伸長修正構(gòu)件與第一和第二修正電極之間的靜電力引起的從第一伸長修正構(gòu)件作用在第一慣性質(zhì)量塊上的扭矩相對大，因而進一步改進正交補償。

在本發(fā)明的又另一實施例中，驅(qū)動結(jié)構(gòu)可以進一步包括驅(qū)動感測電極，并且驅(qū)動框架可以包括被布置成與驅(qū)動感測電極相鄰的相應(yīng)的驅(qū)動感測構(gòu)件，其中驅(qū)動框架的運動導(dǎo)致驅(qū)動感測電極與驅(qū)動感測構(gòu)件之間的電容的改變，由此感測驅(qū)動框架的運動。因為整個驅(qū)動框架被激勵，所以驅(qū)動運動的感測在原理上可以在與用于驅(qū)動激勵相同的電極上進行。然而，這有利益于將感測電極與驅(qū)動電極物理分離，以此方式，測量電子可以被簡化。

在本發(fā)明的進一步實施例中，驅(qū)動框架可以包括至少兩個伸長修正構(gòu)件，并且驅(qū)動結(jié)構(gòu)可以包括至少相應(yīng)的第二修正電極對。由此來自所述兩個伸長修正構(gòu)件而不是單個伸長修正構(gòu)件的總扭矩被增大，因而進一步改進正交補償。

在本發(fā)明的實施例中，驅(qū)動框架可以被多個彈簧懸掛。由此，驅(qū)動框架的移動可以被改進。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，傳感器可以是平面?zhèn)鞲衅?。換言之，當傳感器靜止時，傳感器的部分，例如慣性質(zhì)量塊和驅(qū)動框架的至少部分可以被布置在同一中心平面中。慣性質(zhì)量塊和驅(qū)動框架可以被布置在傳感器的層中。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，陀螺儀傳感器的第一和第二慣性質(zhì)量塊中的每一個可以與相應(yīng)的第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。兩個慣性質(zhì)量塊的驅(qū)動結(jié)構(gòu)可以有利地被同步且同相操作，使得兩個慣性質(zhì)量塊被激勵使得它們在繞激勵軸線的旋轉(zhuǎn)運動中彼此反相振蕩。慣性質(zhì)量塊中的每一個具有相關(guān)聯(lián)的第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)，使得關(guān)于兩個慣性質(zhì)量塊，由此關(guān)于整個陀螺儀傳感器，正交誤差可以被有效地補償。

此外，每個驅(qū)動結(jié)構(gòu)可以被有利地布置在第一和第二慣性質(zhì)量塊的一側(cè)的外部。驅(qū)動結(jié)構(gòu)是外部的，其方式為它們被布置成關(guān)于慣性質(zhì)量塊作為分離的機械單元。每個驅(qū)動結(jié)構(gòu)具有驅(qū)動框架，所述驅(qū)動框架通過聯(lián)接構(gòu)件被連接到相應(yīng)的質(zhì)量塊，聯(lián)接構(gòu)件優(yōu)選是自支撐的。此外，被布置到側(cè)面的表述應(yīng)被理解為每個驅(qū)動結(jié)構(gòu)，更具體地，每個驅(qū)動框架與相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊側(cè)向分離。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于陀螺儀傳感器的正交補償?shù)姆椒ǎ?/p>

所述陀螺儀傳感器包括：

總慣性質(zhì)量塊，所述總慣性質(zhì)量塊包括被物理地附接到彼此的第一慣性質(zhì)量塊和第二慣性質(zhì)量塊，所述第一和第二質(zhì)量塊中的每一個被布置成與相應(yīng)的第一電極和相應(yīng)的第二電極空間地間隔開并且面對所述相應(yīng)的第一電極和所述相應(yīng)的第二電極，其中所述第一慣性質(zhì)量塊繞所述陀螺儀傳感器的檢測軸線的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致所述總慣性質(zhì)量塊與所述第一電極和所述第二電極中的一個電極之間的電容的正改變、以及所述總慣性質(zhì)量塊與所述第一電極和所述第二電極中的另一個電極之間的電容的負改變，其中所述檢測軸線垂直于所述靈敏度軸線，并且當所述陀螺儀傳感器經(jīng)受繞所述靈敏度軸線的旋轉(zhuǎn)時由科里奧利力引起所述旋轉(zhuǎn)；

第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所述第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括：

第一和第二修正電極，所述第一和第二修正電極被并排布置并且以間隙分離，并且被布置在所述第一慣性質(zhì)量塊的同一側(cè)上作為第一電極并且面對同一方向；和

第一驅(qū)動框架，所述第一驅(qū)動框架相對于所述第一慣性質(zhì)量塊可移位，并且經(jīng)由第一聯(lián)接構(gòu)件被物理地附接到第一慣性質(zhì)量塊，所述驅(qū)動框架包括：

第一伸長修正構(gòu)件，所述第一伸長修正構(gòu)件被布置成與所述第一和第二修正電極空間和電分離，被布置成使得具有間隙的所述第一伸長修正構(gòu)件與所述第一和第二修正電極中的每一個之間的重疊是可變的，

其中所述方法包括以下步驟：

使所述驅(qū)動框架在側(cè)向方向上移動，由此使所述第一慣性質(zhì)量塊在繞與所述檢測軸線和所述靈敏度軸線垂直的激勵軸線的旋轉(zhuǎn)運動中振蕩；

通過檢測與所述第一慣性質(zhì)量塊繞檢測軸線的運動對應(yīng)的所述總慣性質(zhì)量塊與所述第一和第二電極中的一個之間的電容改變來檢測正交偏移，電容變化與第一慣性質(zhì)量塊繞所述激勵軸線的旋轉(zhuǎn)運動同相；

施加跨第一和第二修正電極的電壓，由此使第一修正構(gòu)件受到靜電力，由此使驅(qū)動結(jié)構(gòu)繞檢測軸線旋轉(zhuǎn)并且由此也使第一慣性質(zhì)量塊繞檢測軸線旋轉(zhuǎn)。

期望最小化的正交信號與激勵同相，因而與第一慣性質(zhì)量塊繞激勵軸線的旋轉(zhuǎn)運動同相。因此，通過檢測慣性質(zhì)量塊與第一和第二電極中的一個電極之間的電容的改變，與改變激勵同相，正交誤差分布可以被測量并且因而通過施加適當電壓到第一和第二修正電極由此使驅(qū)動結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)而被補償。

所述側(cè)向方向優(yōu)選在與檢測軸線和靈敏度軸線的平面大體上平行的平面中。

在本發(fā)明的實施例中，陀螺儀傳感器的第一和第二慣性質(zhì)量塊中的每一個可以與相應(yīng)的第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，其中在每個驅(qū)動結(jié)構(gòu)上執(zhí)行所述方法步驟。

根據(jù)本發(fā)明的又另一實施例，所述方法可以進一步包括：施加跨所述第一慣性質(zhì)量塊的所述第一或第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)的所述第一和第二修正電極的第一電壓，由此使第一慣性質(zhì)量塊的所述第一或第二驅(qū)動框架繞所述檢測軸線旋轉(zhuǎn)并且由此也使第一慣性質(zhì)量塊在繞所述檢測軸線的第一旋轉(zhuǎn)運動方向上繞所述靈敏度軸線旋轉(zhuǎn)，

施加跨所述第二慣性質(zhì)量塊的所述第一或第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)的所述第一和第二修正電極的第二電壓，由此使第二慣性質(zhì)量塊的所述第一或第二驅(qū)動框架繞所述檢測軸線旋轉(zhuǎn)并且由此也使第二慣性質(zhì)量塊在繞所述檢測軸線的第二旋轉(zhuǎn)運動方向上繞所述靈敏度軸線旋轉(zhuǎn)，

其中所述第一旋轉(zhuǎn)方向與所述第二旋轉(zhuǎn)方向相反。

本發(fā)明的所述第二方面的進一步的效果和特征與關(guān)于本發(fā)明的第一方面描述的那些和相似。

當研習(xí)所附權(quán)利要求和以下說明時，本發(fā)明的進一步的特征和優(yōu)點將是顯而易見的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員意識到，本發(fā)明的不同特征可以被組合以創(chuàng)建以下描述的那些實施例以外的實施例，而不背離本發(fā)明的范圍。

附圖說明

現(xiàn)在將結(jié)合附圖更詳細地描述本發(fā)明的這些和其它方面，附圖示出本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例，其中：

圖1a和圖1b圖示陀螺儀傳感器的分解視圖(圖1a)和同一陀螺儀傳感器的透視圖(圖1b)；

圖2示出驅(qū)動模式中的本發(fā)明的示例性實施例；并且

圖3示出感測模式中的本發(fā)明的示例性實施例；

圖4a-圖4c圖示陀螺儀傳感器的分解視圖(圖4a)以及相同陀螺儀傳感器的驅(qū)動結(jié)構(gòu)的特寫視圖(圖4b)和驅(qū)動框架的特寫視圖(圖4c)；

圖5圖示圖4a-圖4b中所示的驅(qū)動結(jié)構(gòu)的一部分的橫截面；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法步驟的流程圖；

圖7圖示相互連接的陀螺儀傳感器；

圖8示出在驅(qū)動模式中相互連接的陀螺儀傳感器；并且

圖9示出在感測模式中相互連接的陀螺儀傳感器。

具體實施方式

圖1a圖示陀螺儀傳感器102的分解視圖并且圖1b圖示圖1a中所示的陀螺儀傳感器102的透視圖，其目的是描述陀螺儀傳感器102的操作的基本原理和結(jié)構(gòu)特征。進一步存在被電連接到陀螺儀傳感器102的電子裝置140。

陀螺儀傳感器102包括第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108、第一電極110和第二電極112以及總驅(qū)動框架114、116，每個所述總驅(qū)動框架114、116包括第一驅(qū)動框架114’、116’和第二驅(qū)動框架114”、116”。在圖1a-b中也指示的用于陀螺儀傳感器102的靈敏度軸線104、激勵軸線118、119和檢測軸線127。坐標軸線圖示不同軸線104、118、119、127的定向。第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108經(jīng)由連接構(gòu)件109被物理地附接到彼此。連接構(gòu)件109可以是將第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108相互連接的橫梁、桿或彈簧(該列單是非排他性的)的形式。每個慣性質(zhì)量塊106、108被布置成與第一電極110以及第二電極112空間地間隔開、并且面對第一電極110以及第二電極112。電極110、112被布置在支撐基底113上，并且電極110、112也被布置成與慣性質(zhì)量塊106、108分離。例如，在慣性質(zhì)量塊106、108的靜止位置，電極110、112被布置在與慣性質(zhì)量塊106、108的平面平行的平面中。此外，電極110、112的背離支撐基底113的相對大的表面區(qū)域被理解為電極110、112的前面(或前面表面)。

慣性質(zhì)量塊106、108經(jīng)由例如彈簧128、129被分別懸掛在錨點123、124處，使得第一和第二慣性質(zhì)量塊106、108可以繞相應(yīng)的激勵軸線118、119在旋轉(zhuǎn)運動中振蕩。第一和第二慣性質(zhì)量塊106、108被進一步連接到相應(yīng)的總驅(qū)動框架114、116?？傭?qū)動框架114、116與相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108空間分離，因而使驅(qū)動框架114、116可相對于慣性質(zhì)量塊106、108移位。例如，第一慣性質(zhì)量塊106經(jīng)由聯(lián)接構(gòu)件125被物理地連接到總驅(qū)動框架114，并且其二慣性質(zhì)量塊108經(jīng)由聯(lián)接構(gòu)件126(例如，連接桿、梁或彈簧，該列單是非排他性的)被物理地連接到總驅(qū)動框架116。此外，聯(lián)接構(gòu)件125、126可以例如是具有到相應(yīng)的總驅(qū)動框架114、116的彈簧型連接件131、132的梁?；蛘?，聯(lián)接構(gòu)件125、126可以例如是具有到相應(yīng)的總驅(qū)動框架114、116的彈簧型連接件131、132的桿。其中彈簧型連接件指示彈性連接件。

在總驅(qū)動框架114、116被致動以在由箭頭302指示的側(cè)向方向上例如在大體上與靈敏度軸線104平行的方向上移動時，總驅(qū)動框架114、116與聯(lián)接構(gòu)件125、126一起使得相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108繞相應(yīng)的激勵軸線118、119旋轉(zhuǎn)。

如果陀螺儀傳感器102經(jīng)受繞靈敏度軸線104的旋轉(zhuǎn)，則慣性質(zhì)量塊106、108(如果它們被激勵以繞激勵軸線119、118振蕩)將由于科里奧利力和由于激勵也繞檢測軸線127以旋轉(zhuǎn)方式振蕩。繞檢測軸線的旋轉(zhuǎn)振蕩也稱為感測模式并且被圖示在圖3中。

在感測模式中(圖示在圖3中)，第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108繞檢測軸線127振蕩。圖3圖示振蕩的一個位置。該振蕩使得相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108和每個電極110、112之間的距離隨著振蕩周期性改變。由此，慣性質(zhì)量塊106、108和電極110、112之間的電容也周期性改變。慣性質(zhì)量塊(見圖2)的激勵以激勵頻率執(zhí)行。因而，第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108以激勵頻率繞相應(yīng)的激勵軸線118、119振蕩。由此，如圖3中所示的慣性質(zhì)量塊106、108繞檢測軸線127的振蕩旋轉(zhuǎn)運動將與慣性質(zhì)量塊106、108繞激勵軸線118、119的振蕩同步。因而，慣性質(zhì)量塊106、108與電極110、112之間的電容改變因此也與激勵頻率同步。

此外，圖1示意性示出電子裝置140的一個示例，所述電子裝置140被連接到陀螺儀傳感器102用于檢測指示繞靈敏度軸線104的旋轉(zhuǎn)的電容改變。如前所述，與第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108間隔開，一組電極110、112被設(shè)置用于陀螺儀傳感器102。電子裝置140包括輸入端子146-148。第一輸入端子146被電連接到第一電極110并且第二輸入端子147被電連接到第二電極112。第三輸入端子148被電連接到第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108(第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108經(jīng)由連接構(gòu)件109被連接到彼此)。根據(jù)一個示例實施例，慣性質(zhì)量塊106、108和連接構(gòu)件109以一件制成。電子裝置140被構(gòu)造成檢測總慣性質(zhì)量塊105(總慣性質(zhì)量塊105由第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108組成)與第一電極110之間的電容，并且檢測總慣性質(zhì)量塊與第二電極112之間的電容，或者至少檢測指示相應(yīng)電容的電壓或者電容的改變。此外，輸出信號可以是第一電極110與慣性質(zhì)量塊105之間的電容和第二電極112與慣性質(zhì)量塊105之間的電容之間的差分電容差。

圖2圖示驅(qū)動模式中傳感器100的慣性質(zhì)量塊106、108的運動，并且圖3圖示傳感器100的感測模式。

在驅(qū)動模式中，如圖2中所示，陀螺儀傳感器102的總驅(qū)動框架114、116中的每一個通過總驅(qū)動框架114、116在由箭頭302指示的側(cè)向方向上的運動正在繞相應(yīng)的激勵軸線118、119激勵相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108。因此，驅(qū)動框架114、116被在與箭頭302相反的方向上移動。每個慣性質(zhì)量塊106、108通過聯(lián)接構(gòu)件125、126被物理地連接到相應(yīng)的總驅(qū)動框架114、116，使得激勵器件的運動使相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108在繞激勵軸線118、119的旋轉(zhuǎn)運動中振蕩。

總驅(qū)動框架114、116被布置成激勵慣性質(zhì)量塊106、108，使得慣性質(zhì)量塊繞如圖2中所示的相應(yīng)激勵軸線118、119相對于彼此反相同步(即在相反方向上)旋轉(zhuǎn)。

當陀螺儀傳感器在驅(qū)動模式中時，因而當慣性質(zhì)量塊正被如參考圖2所述地激勵時，并且如果陀螺儀傳感器100然后經(jīng)受繞合成靈敏度軸線104的旋轉(zhuǎn)，則科里奧利力以如圖3中所示的方式引起慣性質(zhì)量塊106、108繞相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108的檢測軸線127的旋轉(zhuǎn)運動。此外，如參考圖2所描述的，慣性質(zhì)量塊106、108繞相應(yīng)的激勵軸線118、119的激勵使得慣性質(zhì)量塊106、108反相同步振蕩。換言之，當慣性質(zhì)量塊106在第一(例如，順時針)方向135上旋轉(zhuǎn)時，第二慣性質(zhì)量塊108在相反方向136上旋轉(zhuǎn)，這里在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)。該反相振蕩導(dǎo)致在如參考圖3所描述的感測模式中的類似的反相運動。因而，在慣性質(zhì)量塊106在順時針方向上旋轉(zhuǎn)時，慣性質(zhì)量塊108繞檢測軸線127在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)。

如果圖2中所示的驅(qū)動模式(即激勵)與圖3中所示的感測模式聯(lián)接，則可能出現(xiàn)正交偏移(即偏差)。這意味著，即使不存在輸入，因而不存在繞陀螺儀傳感器102的靈敏度軸線的旋轉(zhuǎn)，慣性質(zhì)量塊106、108仍繞檢測軸線127旋轉(zhuǎn)。所述聯(lián)接可能是由于制造缺陷導(dǎo)致的，所述制造缺陷可能造成陀螺儀傳感器102的不對稱。例如，不對稱的可能進程在慣性質(zhì)量塊(106、108)、聯(lián)接構(gòu)件125、126、彈簧型連接件131、132、連接構(gòu)件109或彈簧128、129中。特別地，彈簧(例如，彈簧131、132、128、129)中的和彈簧到錨點123、124的附接中的部隊稱可能給出相對大的正交偏移(例如，大約10000°/s)。利用本發(fā)明，正交偏移可以被補償或者至少部分地被補償?，F(xiàn)在將更詳細地對此進行描述。

圖4a圖示具有外部驅(qū)動結(jié)構(gòu)402a-d的陀螺儀傳感器102，外部驅(qū)動結(jié)構(gòu)中的一個驅(qū)動結(jié)構(gòu)402a被示出在特寫視圖的圖4b中，并且驅(qū)動框架114’被示出在圖4c中。該陀螺儀傳感器102總體上具有與關(guān)于圖1-3所描述的相同的布置。此外，盡管僅特寫地示出驅(qū)動結(jié)構(gòu)和驅(qū)動框架中的一個，但是其它驅(qū)動結(jié)構(gòu)和驅(qū)動框架具有與具有驅(qū)動框架114’的驅(qū)動結(jié)構(gòu)402a相似的結(jié)構(gòu)特征。因此，驅(qū)動結(jié)構(gòu)402a和驅(qū)動框架114’的以下描述也應(yīng)用于具有相應(yīng)的驅(qū)動框架114”、116’、116”的驅(qū)動結(jié)構(gòu)402b-d。為了讀圖的方便，參考標記僅被包括在一個驅(qū)動結(jié)構(gòu)中。

每個驅(qū)動結(jié)構(gòu)402a-d包括第一修正電極404和第二修正電極406，第一和第二修正電極被并排布置在支撐基底113上并且以間隙408分離。修正電極404、406被布置在第一慣性質(zhì)量塊106的同一側(cè)上作為第一電極110并且在相同方向上面向。如所提及的，在相同方向上面向被理解為被布置/放置成前面(前表面)在相同方向上。并且其中前面或前表面被理解為背離支撐基底113的電極110、112和修正電極404、406的相對大的表面區(qū)域(即，相對于接合支撐基底的電極板的表面的相反表面)。也示出被布置在基底113上的又一電極組410、411、412、413。此外，示出可移位的總驅(qū)動框架114、116，它們經(jīng)由包括彈簧連接件131、132的聯(lián)接構(gòu)件125、126被物理附接到相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108?？傭?qū)動框架114包括相互連接的第一驅(qū)動框架114’和第二驅(qū)動框架114”?？傭?qū)動框架116包括相互連接的第一驅(qū)動框架116’和第二驅(qū)動框架116”。每個驅(qū)動框架114’、114”、116’、116”包括第一伸長修正構(gòu)件415和一組驅(qū)動電極417、419。驅(qū)動框架114’、114”、116’、116”經(jīng)由彈簧440、441形式的彈簧連接件被進一步連接到錨點438(僅在圖4b和圖4c中示出)。由此，驅(qū)動框架被懸掛在基底113上方。第一伸長修正構(gòu)件415被布置成與第一修正電極404和第二修正電極406空間分離和電分離。此外，第一伸長修正構(gòu)件415被布置成使得具有間隙408的第一伸長修正構(gòu)件415與第一修正電極404和第二修正電極406中的每一個之間的重疊是可變的，如在與圖4b相結(jié)合的圖5被更清晰看到的。

如在圖4b和圖4c中更詳細示出的，驅(qū)動框架114’的一組驅(qū)動電極417、419被布置成與所述又一電極組410-413相鄰。當電壓被例如經(jīng)由圖4b中所示的連接點422、423施加到所述又一電極組410-413時，驅(qū)動框架114’(由此總驅(qū)動框架114也)被設(shè)定在運動中。該運動是由通過施加具有變化的極性的電壓引起所述一組電極417、419與所述又一電極組410-413之間的吸引力導(dǎo)致的。又一電極組410-413具有相互連接件(未示出)使得所述組的相鄰電極具有在相位中轉(zhuǎn)變180度的相反極性。例如，電極410和412可以是第一極性(即，正和負中的一個)而電極411和413具有與第一極性相反的第二極性(即正和負中的另一個)。在該情形中，所述一組電極417、419和所述又一電極組410-413被示出成包括“手指”或梳436(僅一個被表附圖標記)的梳形電極。因而，所述一組電極417、419和所述又一電極組410-413相互交叉，這有效地增大所述一組電極417、419和所述又一電極組410-413之間的電容，由此增大所述一組電極417、419和所述又一電極組410-413之間的力。這僅僅是一個示例，其它構(gòu)造是可能的。在陀螺儀傳感器102的操作期間，驅(qū)動框架114’(和其它驅(qū)動框架116’、116”、114”)每個受到dc電壓或例如1-10v。因而，當跨所述又一電極組410-413施加電壓信號(例如，造成反極性的正弦信號)時，由于驅(qū)動框架114’(由此，所述一組電極417、419)和所述又一電極組410-413之間的電壓差導(dǎo)致在所述又一電極組410-413和所述一種電極417、419的電極之間生成可變的靜電力。因為電壓差具有正弦變化(在此情形中，其它變化是可能的)，所以靜電力將具有正弦變化。該靜電力引起可移動的驅(qū)動框架114’在方向510上的運動。

此外，除了被施加到驅(qū)動框架114’的dc電壓之外，還存在被施加到驅(qū)動框架114’的幾伏(例如1v)大小的相對高頻率的信號(例如，250khz-50mhz)。該信號可以被用于使用驅(qū)動感測電極420和相應(yīng)的驅(qū)動感測構(gòu)件421來感測驅(qū)動運動。

dc電壓和高頻率信號可以被使用電子裝置140施加到驅(qū)動框架114’(和其它驅(qū)動框架116’、116”、114”)或者總慣性質(zhì)量塊105。

當驅(qū)動框架114’被設(shè)定在運動中(例如，用于第一慣性質(zhì)量塊106的激勵)時，第一伸長修改構(gòu)件415相對于第一修正電極404和第二修正電極406移動。第一慣性質(zhì)量塊106也作為驅(qū)動框架114’的運動的結(jié)果而移動(慣性質(zhì)量塊108作為驅(qū)動框架116’、116”的運動而移動)。慣性質(zhì)量塊106、108的運動是參照圖2描述的激勵運動(即驅(qū)動模式)。因而，驅(qū)動框架114’被設(shè)定在由箭頭510指示的側(cè)向方向上的運動中以便引起慣性質(zhì)量塊106的激勵。注意的是，也陀螺儀傳感器的質(zhì)量塊的激勵參考圖2描述，其中總驅(qū)動框架114在箭頭302的方向上移動，其為與由箭頭510指示的運動相同的運動。通過電壓生成裝置445跨第一修正電極404和第二修正電極406施加電壓，以便在第一伸長修正構(gòu)件415與第一修正電極404和第二修正電極406之間建立靜電力。如先前所述，dc電壓被施加到驅(qū)動框架114’。因而在驅(qū)動框架114’與第一修正電極404和第二修正電極406中的至少一個修正電極之間存儲電壓電勢差，這使得能夠建立靜電力。被施加到第一修正電極404和第二修正電極406的電壓可以例如在1-5v的范圍。如在示出圖4b和圖5中指示的橫截面a-a’的圖5中所圖示的，第一伸長修正構(gòu)件415相對于第一修正電極404和第二修正電極406的運動(由箭頭510指示，應(yīng)注意的是，該運動隨后在其它方向)引起第一伸長修正構(gòu)件415與第一修正電極404和第二修正電極406之間的重疊502、504的改變程度。第一伸長修正構(gòu)件415與第一修正電極404和第二修正電極406的靜電力依賴于重疊502、504。這意味著，第一伸長修正構(gòu)件415與第一修正電極404和第二修正電極406之間的靜電力隨著驅(qū)動框架在方向510上移動和和重疊502、504變化而變化。因而，第一伸長修正構(gòu)件415以改變的方式被從第一修正電極404和第二修正電極406吸引，由此改變第一伸長修正構(gòu)件415與第一修正電極404和第二修正電極406之間的距離512’和512。因為距離512’、512被靜電力改變，驅(qū)動框架114’繞檢測軸線127旋轉(zhuǎn)。此外，因為驅(qū)動框架114’被物理附接到第一慣性質(zhì)量塊106，所以作為驅(qū)動框架114’的旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，第一慣性質(zhì)量塊106也繞檢測軸線127旋轉(zhuǎn)。自然地，驅(qū)動框架116’被物理附接到第二慣性質(zhì)量塊108，由此作為驅(qū)動框架116’的旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，第二慣性質(zhì)量塊108也繞檢測軸線127旋轉(zhuǎn)。因此，當用于激勵的驅(qū)動框架114’的運動(如圖2中所示)在其它方向上(因而與箭頭510的指向相反)時，重疊502和504再次被改變并且第一伸長修正構(gòu)件415與第一修正電極404和第二修正電極406之間的靜電力被不同地修改(例如，相反)，由此引起驅(qū)動框架114’(或116’)繞檢測軸線127在與當驅(qū)動框架114’(或116’)在其它方向上時相反的方向上的旋轉(zhuǎn)。

注意的是，因為距離512’、512、514’、514隨著重疊502、504、506、508的變化程度而改變，所以驅(qū)動框架的總體運動將是由于通過重疊502、504、506、508的變化程度和由此的變化的靜電力引起的改變距離512’、521、514’、514導(dǎo)致的用于激勵的側(cè)向運動302、510和繞檢測軸線127的旋轉(zhuǎn)運動的組合。這同樣適用于具有對應(yīng)慣性質(zhì)量塊108的驅(qū)動框架116’、116”。

在陀螺儀傳感器的操作期間，跨第一修正電極404和第二修正電極406的電壓可以是固定的。因而，在建立固定電壓的操作之前進行校準以便使正交誤差最小化。

此外，每個驅(qū)動框架114’、114”、116’、116”進一步包括第二伸長修正構(gòu)件432，第二伸長修正構(gòu)件432具有也被間隙433分離的對應(yīng)第二修正電極430、431。具有修正電極430、431的這個第二伸長修正構(gòu)件432的功能與第一伸長修正構(gòu)件415的功能類似。第二伸長修正構(gòu)件432和對應(yīng)修正電極430、431也被示出在圖5中。為了獲得第二伸長修正構(gòu)件432與修正電極403、431之間的靜電力，通過電壓生成裝置446跨第一修正電極430和第二修正電極431施加電壓。如在圖5中所示，第二伸長修正構(gòu)件432相對于第一修正電極430和第二修正電極431的運動(由箭頭510指示，注意的是，該運動隨后在其它方向上)引起第二伸長修正構(gòu)件432與第二伸長修正構(gòu)件432的第一修正電極431和第二修正電極430之間的重疊506、508的改變程度。重疊506、508的改變程度引起靜電力變化并且由此通過吸引改變第一伸長修正構(gòu)件415與第一修正電極404和第二修正電極406之間的距離512’和512。因為距離512’、512被靜電力改變，驅(qū)動框架114’繞檢測軸線127旋轉(zhuǎn)。相應(yīng)地，在陀螺儀傳感器的操作期間，跨第一修正電極404、430和相應(yīng)的第二修正電極406、431的電壓可以是固定的。

此外，驅(qū)動框架114’經(jīng)由聯(lián)接構(gòu)件125和彈簧131在質(zhì)量塊的面對驅(qū)動框架114’的端部450處被物理地連接到第一慣性質(zhì)量塊106。此外，在第一慣性質(zhì)量塊106相對于驅(qū)動框架114’的遠側(cè)454處，第一聯(lián)接構(gòu)件125被物理地連接到可移位的驅(qū)動框架。此外，第一伸長修正構(gòu)件415被布置成第一伸長修正構(gòu)件415的伸長方向452與檢測軸線127大體上平行。注意的是，其中“大體上平行”意味著在伸長方向452與檢測軸線127之間小于2°的偏差是可接受的。另外，如在圖4b中所示，第一伸長修正構(gòu)件415被布置在驅(qū)動框架114’的與驅(qū)動框架114’最靠近檢測軸線127的端部相反的端部處。

參考圖4b，驅(qū)動結(jié)構(gòu)進一步包括驅(qū)動感測電極420，并且驅(qū)動框架114’包括被布置成與驅(qū)動感測電極420相鄰的相應(yīng)的驅(qū)動感測構(gòu)件421。驅(qū)動感測電極420和驅(qū)動感測構(gòu)件421被布置成使得驅(qū)動框架114’的運動導(dǎo)致驅(qū)動感測電極420與驅(qū)動感測構(gòu)件421之間的電容的改變。該方式能夠感測驅(qū)動框架114’的運動。驅(qū)動感測電極420和驅(qū)動感測構(gòu)件421可以是包括與所述一組電極417、419和所述又一電極組410-413類似的“手指”或梳的梳形電極。

如圖4a-b中所示，陀螺儀傳感器102可以包括具有對應(yīng)的驅(qū)動框架114’、114”、116’、116”的驅(qū)動結(jié)構(gòu)402a-d。因而，對于第一和第二慣性質(zhì)量塊104、106中的每一個，具有相應(yīng)的第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)(分別為402a和402c)和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)(分別為402b和402d)。驅(qū)動框架114’、114”可以相互連接以形成總驅(qū)動框架114，并且驅(qū)動框架116’、116”可以相互連接以形成總驅(qū)動框架116。盡管僅114’被詳細描述，但是對于驅(qū)動框架114”、116’和116”，描述是類似的。

這里所述的陀螺儀傳感器可以是大體上平面的傳感器。因而，第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108、連接構(gòu)件125、126、驅(qū)動框架114、116、彈簧型連接件131、132、連接元件109和彈簧125、126可以被形成在單個單元中，所述單個單元通過例如以下方法制造：外延地生長在基底113(例如，si基底)上并且被使用能夠制造具有平坦且良好限定的厚度的結(jié)構(gòu)(慣性質(zhì)量塊和連接元件)的平版印刷術(shù)以及微米和納米制造技術(shù)來圖案化和刻蝕。此外，陀螺儀傳感器可以由硅制成。

圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法步驟的流程圖。在第一步驟中，使所述驅(qū)動框架在側(cè)向方向302上移動，由此使第一慣性質(zhì)量塊106在繞與檢測軸線127和靈敏度軸線104垂直的激勵軸線118的旋轉(zhuǎn)運動中振蕩(s601)。在后續(xù)步驟s603中，檢測與第一慣性質(zhì)量塊106繞檢測軸線127的運動對應(yīng)的總慣性質(zhì)量塊105與第一電極110和第二電極112之間的電容的改變。檢測到電容的改變與繞第一慣性質(zhì)量塊的激勵軸線的旋轉(zhuǎn)運動同相，因為正交信號與激勵同相并且與由陀螺儀傳感器測量到的期望的信號(科里奧利輸出信號)90度異相。施加跨第一修正電極404和第二修正電極406的電壓(s605)，由此使第一修正構(gòu)件415受到靜電力，由此使驅(qū)動框架114’繞檢測軸線旋轉(zhuǎn)并且由此也使第一慣性質(zhì)量塊106繞檢測軸線127旋轉(zhuǎn)。

方法可以進一步被應(yīng)用到經(jīng)由聯(lián)接構(gòu)件125和彈簧131相互連接到第一慣性質(zhì)量塊106的第二驅(qū)動框架114”。第二驅(qū)動框架如第一驅(qū)動框架114’一樣繞檢測軸線127在相同方向上旋轉(zhuǎn)，由此改進第一慣性質(zhì)量塊106繞檢測軸線127的用于正交補償?shù)男D(zhuǎn)的效率。

此外，方法可以在第二慣性質(zhì)量塊108的驅(qū)動結(jié)構(gòu)402c-d上以與具有驅(qū)動結(jié)構(gòu)402a-b的第一慣性質(zhì)量塊106類似的方式被執(zhí)行。

另外地，通過研習(xí)附圖、本公開和所附權(quán)利要求，在實踐請求保護的本發(fā)明中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和實現(xiàn)所公開的實施例的變型。例如，若干個陀螺儀傳感器102可以經(jīng)由連接元件120a-b相互連接?，F(xiàn)在將更詳細地對此進行描述。在以下描述中，參考圖1-6描述的陀螺儀傳感器被表示為“陀螺儀單元”。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的傳感器100的透視圖。傳感器100包括四個陀螺儀單元102a-d(即，類似于陀螺儀傳感器102)，每個被如參考圖1a-b所描述地布置，被布置在一列中，其中相鄰的陀螺儀單元102a-d通過相應(yīng)的連接元件120a、120b被物理地連接到彼此。如將參考后續(xù)附圖進一步描述的，連接元件120a、120b迫使相互連接的陀螺儀單元102a-b、102b-c、102c-d的慣性質(zhì)量塊106、108反相同步振蕩。換言之，陀螺儀單元102a的第一慣性質(zhì)量塊106被連接元件120a連接到第二陀螺儀單元102b的第一慣性質(zhì)量塊106。如果第一陀螺儀單元102a的第一慣性質(zhì)量塊106被繞其激勵軸線118在第一方向135上旋轉(zhuǎn)，則該旋轉(zhuǎn)經(jīng)由連接元件120a使第二陀螺儀單元120b的第一慣性質(zhì)量塊106繞其相應(yīng)的激勵軸系118在與第一方向135相比相反的第二方向136上旋轉(zhuǎn)。并且反之亦然，當102a的第一慣性質(zhì)量塊106在與第一方向135相反的方向136上被旋轉(zhuǎn)時，陀螺儀單元102b的第一慣性質(zhì)量塊106被引起在方向135上旋轉(zhuǎn)。

傳感器100適于測量繞與陀螺儀單元102a-d的靈敏度軸線104一致的合成靈敏度軸線101的旋轉(zhuǎn)運動。此外，每個陀螺儀單元102a-d的第一電極110被彼此電連接并且每個陀螺儀單元102a-d的第二電極被彼此電連接。這些電連接可以在基底213上完成或者在基底213外部完成。

如圖7的實施例中所示的傳感器被圖示為大體上平面?zhèn)鞲衅鳌Ｒ蚨?，第一慣性質(zhì)量塊106和第二慣性質(zhì)量塊108、連接元件120a、120b以及聯(lián)接構(gòu)件125、126可以被形成在單個單元中，所述單個單元通過例如以下方法制造：外延地生長在基底213(例如，si基底)上并且被使用能夠制造具有平坦且良好限定的厚度的結(jié)構(gòu)(慣性質(zhì)量塊和連接元件)的平版印刷術(shù)以及微米和納米制造技術(shù)來圖案化和刻蝕。

圖8圖示驅(qū)動模式中傳感器100的慣性質(zhì)量塊106、108的運動，并且圖9圖示傳感器100的感測模式。

在驅(qū)動模式中，如圖8中所示，陀螺儀單元102a-d的激勵器件114、116中的每一個通過激勵器件114、116在由箭頭302指示的側(cè)向方向上的運動正在繞相應(yīng)的激勵軸線118、119激勵相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108。隨后激勵器件114、116在與箭頭302相反的方向上移動。每個慣性質(zhì)量塊106、108通過聯(lián)接構(gòu)件125、126被物理地連接到相應(yīng)的激勵器件114、116，使得激勵器件的運動使相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108在繞激勵軸線118、119的旋轉(zhuǎn)運動中振蕩。在傳感器100的操作期間，在傳感器的驅(qū)動模式中，激勵器件114、116由此激勵相應(yīng)的陀螺儀單元102a-d的相應(yīng)慣性質(zhì)量塊106、108在繞激勵軸線118、119的旋轉(zhuǎn)運動中振蕩。驅(qū)動框架能被認為包括激勵器件。

激勵器件114、116被布置成激勵每個個體陀螺儀單元102a-d中的慣性質(zhì)量塊106、108，使得慣性質(zhì)量塊繞如圖8中所示的相應(yīng)激勵軸線118、119相對于彼此反相同步旋轉(zhuǎn)。將第一陀螺儀單元102a的第一慣性質(zhì)量塊106與相鄰?fù)勇輧x單元102b的第一慣性質(zhì)量塊106物理地連接的連接元件102a-c和類似地第二連接元件120b連接相鄰?fù)勇輧x單元102a-b的第二質(zhì)量塊108，使相鄰的陀螺儀單元102的第一質(zhì)量塊106和第二質(zhì)量塊108反相同步振蕩。例如，連接元件可以具有z形狀，如在例如圖5b中所示。利用該形狀，盡管其它形狀是可能的，連接元件120a-c可以有效地使用例如第一陀螺儀單元120a的第一慣性質(zhì)量塊106的運動來推動或拉動第二陀螺儀單元120b的第一慣性質(zhì)量塊106。此外，以類似的方式，第二陀螺儀單元102b的第二慣性質(zhì)量塊108可以推動或拉動第一陀螺儀單元102a的第二慣性質(zhì)量塊108。

當傳感器在驅(qū)動模式中時，因而當慣性質(zhì)量塊正被如參考圖8所述地激勵時，并且如果傳感器100然后經(jīng)受繞合成靈敏度軸線101的旋轉(zhuǎn)(注意的是，個體陀螺儀單元102a-d的所有靈敏度軸線104一致，因而形成總靈敏度軸線101)，則科里奧利力以如圖9中所示的方式引起慣性質(zhì)量塊106、108繞相應(yīng)的慣性質(zhì)量塊106、108的檢測軸線127的旋轉(zhuǎn)運動。此外，如參考圖8所描述的，慣性質(zhì)量塊106、108繞相應(yīng)的激勵軸線118、119的激勵使得慣性質(zhì)量塊106、108異相同步振蕩。換言之，當慣性質(zhì)量塊106在第一(例如，順時針)方向135上旋轉(zhuǎn)時，第二慣性質(zhì)量塊108在相反方向136上旋轉(zhuǎn)，這里在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)。該異相旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致在如參考圖9所描述的感測模式中的類似的反相運動。因而，在慣性質(zhì)量塊106在順時針方向上旋轉(zhuǎn)時，慣性質(zhì)量塊108繞檢測軸線127在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)。

此外，連接元件120a適于物理地連接相鄰?fù)勇輧x單元102a-b、102b-c、102c-d的第一慣性質(zhì)量塊106，并且以類似的方式，第二連接元件120b物理地連接相鄰?fù)勇輧x單元102a-b、102b-c、102c-d的第二質(zhì)量塊108。因為每個陀螺儀單元102a-d的第一電極110被電連接并且每個陀螺儀單元102a-d的第二電極也被電連接，所以電子裝置140(如圖1中所示)測量來自同步操作的所有陀螺儀單元102a-d的合成信號。由于通過連接元件120a-c在陀螺儀單元102a-d之間獲得物理地連接，同步操作是可能的。

連接元件120可以自支撐微梁的形式形成。連接元件120可以進一步是彈簧的形式。此外，連接元件可以是板簧或葉簧的形式。連接元件120可以被構(gòu)造成自支撐并且因而能夠從被連接到慣性質(zhì)量塊自由移動分離。連接元件可以進一步是柔性的。此外，連接元件120可以充分堅硬，以便更有效地迫使慣性質(zhì)量塊反相同步振蕩。

在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。相互不同的獨立權(quán)利要求中引述的某些測量并不指示這些測量的組合不能被使用成是有利的。