[发明专利]微机电陀螺仪

说明书

本发明涉及用于检测绕合成灵敏度轴线(101)的旋转运动的传感器(100)。传感器包括至少两个双质量块陀螺仪单元(102a‑d)，所述陀螺仪单元中的每一个适合于检测绕相应的陀螺仪单元的灵敏度轴线(104)的旋转运动。灵敏度轴线彼此平行、并且平行于所述合成灵敏度轴线。陀螺仪单元在陀螺仪单元的惯性质量块(106、108)处相互连接，这使陀螺仪单元同步操作。

技术领域

本发明涉及基于微机电系统(MEMS)的陀螺仪。

背景技术

随着用于以受控方式制造微米结构的复杂方法的发展,基于微机电系统(MEMS)技术的装置已经变得更具吸引力。已获得大量应用的一种重要类型的装置是基于MEMS的陀螺仪。这样的装置例如在装置的导航、定位和追踪中具有重要作用，而对于其上可以安装MEMS陀螺仪的设备的机械稳定性的监测和控制也具有重要作用。

在制造MEMS陀螺仪中的大的挑战是获得用于优选在大规模生产线中制作足够良好平衡的陀螺仪装置的制造方法。这样的陀螺仪装置通常包括多个相互连接的惯性质量块，所述多个相互连接的惯性质量块可以被激励以在操作期间绕激励轴线旋转或振动。旋转运动的检测通过检测受科里奥利力影响的惯性质量块绕检测轴线的偏转来执行。然而，制造缺陷可能在陀螺仪中引入非对称，这可能影响导航方式中的操作。例如，如果陀螺仪不良好平衡，外部振动可能激励陀螺仪的振动模式，因而也扭曲感测模式，在输出信号中引起相对高的误差。

为了避免外部振动，陀螺仪可能必须被从振动源隔离，或者仅使用良好平衡的陀螺仪，其有效地导致低的制作收益。

US6467349公开一种MEMS陀螺仪，其对于若干应用，例如在汽车工业中具有相对好的性能。然而，会期待减少外部振动对这样的陀螺仪的影响以便进一步提高性能。

因而，存在对更鲁棒性的陀螺仪传感器的需要，该陀螺仪传感器对外部振动较为不敏感、并且具有改进的结构构造。

发明内容

鉴于以上，本发明的总体目的在于：提供一种陀螺仪传感器，其对外部振动较为不敏感。

根据第一方面，因此提供一种用于检测绕合成灵敏度轴线的旋转运动的传感器，该传感器包括至少两个双质量块陀螺仪单元，每个陀螺仪单元适于检测绕相应陀螺仪单元的灵敏度轴线的旋转运动，灵敏度轴线彼此平行、并且平行于合成灵敏度轴线，每个陀螺仪单元包括：

总惯性质量块，总惯性质量块包括物理地附接到彼此的第一惯性质量块和第二惯性质量块，第一和第二质量块中的每一个被布置成与相应的第一和相应的第二电极空间地间隔开并且面对相应的第一和相应的第二电极，其中第一质量块绕传感器单元的检测轴线的旋转导致总惯性质量块与第一和第二电极中的一个电极之间的电容的正改变、以及总惯性质量块与第一和第二电极中的另一个电极之间的电容的负改变，其中所述检测轴线垂直于灵敏度轴线和激励轴线，并且当传感器单元经受绕灵敏度轴线的旋转时由科里奥利力引起旋转；

第一激励器件，用于使第一质量块在绕大体上垂直于陀螺仪单元的灵敏度轴线的第一激励轴线的旋转运动中振荡；

第二激励器件，用于激励第二质量块在绕大体上垂直于陀螺仪单元的灵敏度轴线、并且平行于第一激励轴线的第二激励轴线的旋转运动中振荡，第二质量块的振荡与第一质量块的振荡反相；

其中第一陀螺仪单元的第一质量块被通过连接元件连接到第二陀螺仪单元的第一质量块，使得第一陀螺仪单元的第一质量块绕激励轴线在第一方向上的旋转使第二陀螺仪单元的第一质量块绕其相应的激励轴线在与第一方向相比相反的方向上旋转，

其中每个陀螺仪单元的第一和第二质量块中的每一个包括第一和第二半部，所述第一和第二半部由与灵敏度轴线平行、并且与相应的质量块的激励轴线交叉的轴线的相反侧限定，

其中连接元件被连接到第一陀螺仪单元的第一质量块的第一半部和第二陀螺仪单元的第一质量块的第二半部。