[实用新型]一种光栅面内检测的解耦式全对称微陀螺

说明书

一种光栅面内检测的解耦式全对称微陀螺，包括：键合基板，支撑框架，驱动质量块，检测质量块，中心质量块，驱动组件和检测组件；支撑框架设置在键合基板上，支撑框架内侧面设有驱动座槽和检测座槽，驱动质量块分别设置在驱动座槽内；驱动质量块远离支撑框架中心一侧设置有可动梳齿，驱动座槽内对应可动梳齿的位置设置有固定梳齿，可动梳齿与固定梳齿交叉配合；检测质量块分别设置在检测座槽内，检测质量块上设置有可动光栅；中心质量块设置在支撑框架中心位置，中心质量块通过驱动组件与相邻的检测质量块连接，中心质量块通过检测组件与相邻的驱动质量块连接；键合基板上设置有凹槽，凹槽内两端对应可动光栅的位置对称设置有固定光栅。

技术领域

本实用新型属于微惯性导航仪器测量仪器仪表零部件的技术领域。

背景技术

陀螺是用于测量角速率的传感器，是惯性技术的核心器件之一，在现代工业控制、航空航天，国防军事，消费电子等领域发挥着重要作用。

对于微机械陀螺而言，正交误差是影响其性能的重要因素。未解耦结构的陀螺，质量块和固定端用一个二维弹性梁联系，单个质量块具有驱动和检测两个自由度，模态之间存在严重耦合；解耦式陀螺可分为单解耦和双解耦，单解耦结构陀螺仅解除了检测模态对驱动模态的耦合，驱动模态会影响检测模态；双级解耦结构陀螺，驱动模态不影响检测模态，检测模态不影响驱动模态，可消除两个模态之间的耦合误差，降低正交误差的影响，可提高角速度信号检测的精度。本实用新型以减少正交耦合误差为目的，通过合理巧妙的陀螺结构设计来减少正交耦合误差，从本质上降低了耦合误差对微陀螺的性能影响。

此外，本实用新型中微陀螺采用静电驱动，光栅检测，静电驱动具有稳定性好，且控制精确等诸多优点，光栅对微位移进行检测具有高分辨率、低噪声的优点，其分辨率可达飞米级，噪声可接近热噪声极限。目前，在距离测量及对位移敏感的加速度传感器中得到了成功应用。这使我们产生了将光栅效应应用于陀螺结构检测的动机，以解决角速率信号检测的难题，预期可将微机械陀螺的检测灵敏度与电容式陀螺相比提高一到两个数量级。

通过对本领域资料查新，发现东南大学申请了“双音叉效应的对称全解耦双质量块硅微陀螺仪”(申请号为201410362573.9)，其采用的是静电驱动，电容式检测，整体结构设计复杂，电容式精度的提高是利用增大电容面积，由于器件的微小型化，有效电容面积已受到了很大限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对背景技术的不足，提供了一种光栅面内检测的解耦式全对称微陀螺装置，使微陀螺正交耦合误差小，检测精度高。

本实用新型的技术方案如下：

一种光栅面内检测的解耦式全对称微陀螺，包括：键合基板，支撑框架，驱动质量块，检测质量块，中心质量块，驱动组件和检测组件；

所述支撑框架设置在所述键合基板上，所述支撑框架内侧面上分别开设有驱动座槽和检测座槽，所述驱动质量块分别设置在驱动座槽内并通过驱动组件与支撑框架连接；

所述驱动质量块远离支撑框架中心一侧设置有可动梳齿，所述驱动座槽内对应可动梳齿的位置设置有固定梳齿，所述可动梳齿与固定梳齿交叉配合；

所述检测质量块分别设置在所述检测座槽内并通过检测组件与所述支撑框架连接，所述检测质量块上设置有可动光栅；

所述中心质量块设置在所述支撑框架中心位置，所述中心质量块通过驱动组件与相邻的检测质量块连接，所述中心质量块通过检测组件与相邻的驱动质量块连接；

所述键合基板上设置有凹槽，所述凹槽内两端对应所述可动光栅的位置对称设置有固定光栅。

可选地，所述驱动座槽设置在支撑框架内侧以Y轴为中心对称的两个内侧面上，所述检测座槽设置在支撑框架内侧以X轴为中心对称的两个内侧面上。