[发明专利]一种基于旋转模态的MEMS陀螺

说明书

本发明提供了一种基于旋转模态的MEMS陀螺，包括锚点、弹性连接于锚点外侧的至少两个驱动结构、连接于驱动结构的质量组，以及连接相邻驱动结构的耦合梁，其特征在于，质量组包括连接于驱动结构远离锚点侧的两检测组件，两检测组件分别设置于驱动结构相对的两侧，检测组件包括均连接于驱动结构且间隔设置的两质量块以及设置于质量块下方或上方的检测换能器，质量块的至少部分延伸至驱动结构的外侧。通过将质量块与检测换能器均采用对称布局，便于实现差分检测；面外摆动模态中，大部分质量块均参与角速度敏感，采用面外大面积检测换能器检测，有效提高了陀螺检测的机电耦合系数，提高了陀螺检测的灵敏度与信噪比。

【技术领域】

本发明涉及陀螺仪技术领域，尤其涉及一种基于旋转模态的MEMS陀螺。

【背景技术】

微机械陀螺仪，即MEMS(Micro Electro Mechanical systems)陀螺仪，是应用微机械加工技术与微电子工艺制作的一种微型的角速度微传感器，由于其尺寸小、功耗低和加工方便等优势在消费电子市场有着非常广泛的应用。近年来随着MEMS陀螺仪性能的逐步提升，广泛应用于汽车、工业、虚拟现实等领域。MEMS面外摆动陀螺是MEMS面外检测陀螺仪中的典型代表。MEMS摆动陀螺仪的驱动模态绕垂直质量块的轴摆动。当施加角速度Ω时，由于哥氏效应，陀螺仪将能量传递到敏感模态，使振动盘在相对驱动在面外摆动。通过检测面外摆动的位移即可获取Ω大小。

相关技术中的MEMS摆动陀螺无法实现所有轴的差分检测，且灵敏度较低。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种便于实现差分检测，且灵敏度高的陀螺。

本发明的技术方案如下：提供了一种基于旋转模态的MEMS陀螺，包括锚点、弹性连接于所述锚点外侧的至少两个驱动结构、连接于所述驱动结构的质量组以及连接相邻驱动结构的耦合梁，所述质量组包括连接于所述驱动结构远离所述锚点侧的两检测组件，两所述检测组件分别设置于所述驱动结构相对的两侧，所述检测组件包括均连接于所述驱动结构且间隔设置的两质量块以及设置于所述质量块下方或上方的检测换能器，所述质量块的至少部分延伸至所述驱动结构的外侧。

进一步地，同一所述检测组件的两所述质量块的远离所述间隔侧之间的夹角小于180°。

进一步地，所述驱动结构包括分别设置于所述锚点相对两侧的两连接部、以及分别设置于所述锚点相对两侧且连接于对应的所述连接部远离所述锚点侧的两弹性部，两所述弹性部间隔设置，所述弹性部的两端分别与两所述检测组件相邻的边缘连接。

进一步地，所述驱动结构还包括连接所述锚点与所述连接部的至少两柔性梁，所述锚点具有容置对应的所述柔性梁的第一容置槽。

进一步地，所述第一容置槽包括靠近所述锚点的主槽以及自所述主槽朝远离所述锚点方向延伸的连接槽；所述柔性梁包括一端连接于所述连接部且另一端伸入所述连接槽的连接梁以及一端与所述连接梁连接且另一端与所述锚点连接的固定梁，所述固定梁容置于所述主槽。

进一步地，所述耦合梁连接两所述连接部。

进一步地，所述锚点具有容置所述耦合梁的第二容置槽，所述第二容置槽包括位于两所述连接部之间的安装槽以及相对设置于所述安装槽两侧且结构相同的两耦合槽，所述安装槽与所述耦合槽连通，所述耦合槽靠近所述锚点的一端具有开口；所述耦合梁包括设置于所述安装槽的安装梁以及一端与所述安装梁连接且另一端分别与对应的所述连接部连接的两弹性臂，所述弹性臂设置于对应的所述耦合槽内且自所述开口伸出与对应的所述连接部连接。

进一步地，所述检测换能器包括正电极与负电极，所述正电极与所述负电极分别设置于同一检测组件的两所述质量块上方或下方，且所述正电极与所述负电极以所述锚点中心对称设置于两所述检测组件的对应的所述质量块上。

进一步地，所述驱动结构还包括设置于所述弹性部的驱动换能器。