[发明专利]静电驱动电容检测微固体模态陀螺

权利要求书

1.一种静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，包括：弹性微振子、参考振动驱动电极、参考振动感应电极、科氏力感应电极，其中弹性微振子、参考振动驱动电极、参考振动感应电极、科氏力感应电极都是通过下表面进行固定，它们都是相互独立的；参考振动驱动电极、参考振动感应电极和科氏力感应电极位于弹性微振子的周围，且侧壁和弹性微振子侧壁之间有间隙，形成驱动振动激励和感应振动检测的极间距可变电容。

2.根据权利要求1所述的静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，其特征是，所述参考振动驱动电极、参考振动感应电极、科氏力感应电极与弹性微振子的侧面之间的间隙都小于1微米。

3.根据权利要求1或2所述的静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，其特征是，所述弹性微振子是个方形结构，它是整个微固体模态陀螺的振动部件，弹性振子的下表面固定，四个侧面和周围的参考振动驱动电极、参考振动感应电极、科氏力感应电极形成驱动电容和检测电容，这些电容完成微固体模态陀螺的参考振动的激励以及感应振动的检测。

4.根据权利要求1或2所述的静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，其特征是，所述弹性微振子采用导电的弹性材料或不导电的弹性材料，当采用不导电弹性材料时，它的表面制作一薄层导电的金属薄膜。

5.根据权利要求1或2所述的静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，其特征是，所述参考振动驱动电极与弹性微振子之间施加有直流叠加交变电压，在驱动电压激励下，弹性微振子以参考振动模态振动；所述参考振动感应电极共有两个，它们通过下表面固定，分布在与参考振动驱动电极相同的两侧，它们和弹性微振子相邻的一侧与弹性微振子形成检测电容，参考振动感应电极用来检测弹性微振子的参考振动的状态，参考振动感应电极用于驱动振动的闭环控制，使弹性微振子稳定工作在参考振动模态频率点，并保持恒定的振动频率。

6.根据权利要求1或2所述的静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，其特征是，所述参考振动驱动电极和感应电极的高度和弹性微振子的高度相同，采用导电材料制作，或采用不导电材料制作，当采用不导电材料制作时，这些电极的表面都制作一薄层导电的金属薄膜。

7.根据权利要求1或2所述的静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，其特征是，所述科氏力感应电极分别与弹性微振子之间形成感应振动检测电容，当微固体模态陀螺在敏感轴方向上有旋转输入时，由科氏加速度效应感应的感应振动通过感应振动检测电容检测出来，在感应振动模态下，感应振动检测电容两两形成二对差动电容，这两对差动电容进行加和处理。

8.根据权利要求1或2所述的静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，其特征是，所述弹性微振子有两个简并的工作振动模态，这两个工作振动模态的共振频率相同，弹性微振子上某一质点的模态振动方向在两个工作振动模态中是相互垂直，其中一个振动模态为参考振动模态，另一个振动模态为感应振动模态，除了质点振动方向相垂直外，两个振动模态的振型是相同针对某一振动模态来说，在某个时刻，弹性微振子的一个棱边为拉伸运动时，则与它相对的一个棱边为压缩运动。

9.根据权利要求1所述的静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，其特征是，所述微固体模态陀螺为硅材料结构，采用光刻工艺以及ICP-DRIE工艺结合牺牲层技术对微结构进行图形化，利用ICP-DRIE的高深宽比加工技术实现微小电容间隙的加工。

10.根据权利要求1所述的静电驱动电容检测的微固体模态陀螺，其特征是，所述微固体模态陀螺为金属材料结构，采用UV-LiGA或LiGA技术进行制作。