[发明专利]对线加速度和角加速度鲁棒的偏航率陀螺仪

说明书

一种陀螺仪包括四个驱动质块和四个感测质块。每个驱动质块与两个其它驱动质块相邻并且与第四个驱动质块相对，并且每个感测质块与两个其它感测质块相邻并且与第四个感测质块相对。每个驱动质块可以以垂直于其相邻驱动质块并且平行且反相于其相对质块的方式振动。每个感测质块的感测运动可以以防止由于线加速度或角加速度引起的运动的方式被耦合。

背景技术

诸如智能电话、智能手表、平板电脑、汽车、空中无人驾驶飞机、电器、飞行器、锻炼辅助设备和游戏控制器之类的许多物品在其操作期间可以利用运动传感器。在许多应用中，各种类型的运动传感器(诸如加速度计和陀螺仪)可以被独立地分析或一起分析，以确定特定应用的各种信息。例如，陀螺仪和加速度计可以用于游戏应用(例如，智能电话或游戏控制器)以捕获用户的复杂运动，无人机和其它飞行器可以基于陀螺仪测量结果(例如，滚动、俯仰和偏航)确定朝向，并且车辆可以利用测量结果确定方向(例如，用于航位推算)和安全性(例如，识别打滑或翻转状况)。

诸如加速度计、陀螺仪、压力传感器和麦克风之类的许多传感器被实现为微机电系统(MEMS)传感器。使用硅制造技术来制造传感器的微机械部件，并且那些微机械部件基于特定微机械部件的设计响应于由传感器测量的某些外部刺激而做出响应(例如，移动)。例如，通过测量移动的微机械部件和传感器的固定部件之间的相对距离，可以测量微机械部件对外部刺激的响应。

在MEMS陀螺仪的情况下，使某些微机械部件以驱动频率振动。多个部件常常由许多弹簧物理连接，每个弹簧被设计为使得能够在某些方向上运动，同时限制在其它方向上的运动。当以驱动频率振动的质块(mass)由于旋转而受到沿着垂直于驱动轴的轴的科里奥利力时，如果弹簧或其它结构特征不阻止这种运动，它将沿着这个科里奥利轴移动(例如，“感测”轴或“科里奥利”轴)。这个科里奥利力与旋转的角速度成比例。然后可基于质块(或者在一些应用中，通过附加弹簧连接的附加检测质块)在感测方向的运动(例如，基于移动的感测质块与陀螺仪的固定部件之间的相对距离)来感测这种运动。

MEMS陀螺仪可以在除了角速度之外还可能受到许多其它力的设备中实现。例如，陀螺仪也可以由于线加速度和角加速度而受到力。这些力可能施加到MEMS陀螺仪的部件(诸如驱动和感测质块)，从而导致被不正确地解释为由科里奥利力引起的移动或者由于科里奥利力而修改运动。

发明内容

示例性陀螺仪可以包括四个驱动质块，其中四个驱动质块中的每一个在第一平面中振动，其中第一驱动质块与第二驱动质块和第四驱动质块相邻定位并且与第三驱动质块相对，其中第二驱动质块与第一驱动质块和第三驱动质块相邻定位并且与第四驱动质块相对，其中第三驱动质块与第二驱动质块和第四驱动质块相邻定位并且与第一驱动质块相对，并且其中第四驱动质块与第三驱动质块和第一驱动质块相邻定位并且与第二驱动质块相对。陀螺仪还可以包括一个或多个驱动电极，其中这一个或多个驱动电极使第一驱动质块和第三驱动质块平行且反相地振动，并且其中这一个或多个驱动电极使第二驱动和第四驱动质块平行且反相地振动，并且其中第一驱动质块和第三驱动质块的振动垂直于第二驱动质块和第四驱动质块的振动。陀螺仪还可以包括四个感测质块，其中这四个感测质块中的每一个与四个驱动质块中的一个相关联，其中这四个感测质块中的每一个响应于由陀螺仪旋转引起的科里奥利力而在感测轴上移动，并且其中这四个感测质块中的每一个的感测轴垂直于相关联的驱动质块的振动和陀螺仪的旋转轴。陀螺仪还可以包括多个感测耦合链接，其中每个感测质块通过这多个感测耦合链接中的一个或多个枢转耦合到其它感测质块中的两个。