[发明专利]半环形谐振器陀螺仪

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年5月30提交的美国临时申请61/349,876的优先权，该申请所公开的内容通过引用并入本文中。

背景技术

振动结构陀螺仪通过感测诸如谐振腔的振动结构的振动变化来检测旋转。通常，通过一些机构引起谐振器的振动。振动的谐振器的旋转可以引起振动的改变(例如角度、速度)。这些改变可以被检测并且用于确定谐振器的旋转。振动结构陀螺仪通常包括压电式、半球形、音叉、以及轮式陀螺仪。

半球形类型的振动结构陀螺仪可以包括谐振器，该谐振器具有附接到杆部(stem)的半球壳。该谐振器的杆部安装在一结构上，并且该谐振器可以绕杆部振动。这类的陀螺仪可以通过使用传统的高精度机加工技术来制作。通常希望采用微机加工技术来制作此类陀螺仪，从而允许同时成批生产多个陀螺仪。

在一些例子中，半球壳的均匀性可以影响利用该半球壳的振动来进行旋转检测的准确性。此外，杆部在半球壳上的位置(例如，如果杆部是偏心的)也可以影响陀螺仪的准确性。因此，半球形陀螺仪的制作精度是重要的而又难以实现的因素。

发明内容

一个示例性实施例涉及具有基底的振动结构陀螺仪，该基底具有上表面。该振动结构陀螺仪还可以包括具有半环形形状的谐振器，该谐振器包括杆部和环绕于杆部的外唇缘，该杆部附接到附接到基底的上表面并且外唇缘定位成与上表面分开以允许谐振器振动。

附图说明

请理解，附图说明仅仅是对示例性实施例的描述并且因此不应该认为对保护范围进行了限制，将通过利用附图来另外具体且详细地描述所述示例性实施例，附图中：

图1A是根据一个实施例的用于振动结构陀螺仪的半环形谐振器的透视图；

图1B是图1A的半环形谐振器的另一透视图；

图1C是图1A的半环形谐振器的顶视图；

图2是根据一个实施例的半环形谐振器陀螺仪的剖面侧视图；

图3A是根据一个实施例的半环形谐振器的振动模式的图示；

图3B是根据一个实施例的半环形谐振器的振动模式的进动的图示；

图4A-4M是根据一个实施例的半环形谐振器陀螺仪的制作过程中的不同阶段的剖面侧视图；

图5是根据图4A-4M的过程制作的半环形谐振器陀螺仪的剖面侧视图；并且

根据惯例，所描述的各种特征不按比例绘制，而是绘制成强调与示例性实施例有关的特定特征。

具体实施方式

在接下来的详细描述中，参照构成本文一部分的附图，并且在附图中通过说明的方式示出了特定的示例性实施例。可以理解的是可以采用其它实施例并且可以做出逻辑的、机械的以及有关电的改变。此外，附图和说明书所给出的方法并不解释为对各自独立步骤完成顺序的限制。因此，接下来的详细描述不具有限制的意义。

图1A、1B和1C示出了用于根据一个实施例的振动结构陀螺仪的具有半环形形状的谐振器100。该谐振器100具有外表面110和相应的内表面112，该内表面112遵循外表面110的轮廓。谐振器100可以在其中心部分向内凸起以形成具有孔116的中心杆部114。该杆部114可以为谐振器100提供与基础结构进行附接的点。谐振器100的外唇缘118环绕杆部114。如图1B所示，谐振器100的半环形形状导致了外表面110的中心部分的向内凹陷120。如图1A所示，该向内凹陷120形成了杆部114。

在一个例子中，谐振器100可以由如二氧化硅(例如，无定形的S_iO₂)的玻璃材料组成。在另一些例子中，半环形谐振器100可以由另外的具有低的热膨胀系数(CTE)的玻璃材料组成。低的CTE可以帮助降低谐振器100的热弹性阻尼。热弹性阻尼可以限定谐振器100的品质因素Q的基础极限。当压缩的以及拉伸的应力导致谐振器100的材料内部产生加热以及冷却时，可能出现热弹性阻尼。这可以导致在谐振器100的厚度上产生温度梯度。所导致的热流可以耗散谐振器100的机械能。热弹性阻尼率可与CTE的平方成正比；因此在一些例子中，利用具有低CTE的材料来构造谐振器100是有利的。在一些例子中，几个百分点的二氧化钛(无定形的T_iO₂)可被包括在形成谐振腔100的二氧化硅材料中以降低CTE。当二氧化钛含量约为7％时，就可以得到接近零的CTE。在其他例子中，谐振器100可以由其它提供高的机械品质因素的材料组成，例如硅，金刚石等。