[发明专利]一种抗高冲击S形弹性梁MEMS环形振动陀螺谐振子结构

摘要

本发明涉及MEMS振动陀螺，具体是一种抗高冲击S形弹性梁MEMS环形振动陀螺谐振子结构。本发明解决了现有MEMS振动陀螺抗冲击性能差的问题。一种抗高冲击S形弹性梁MEMS环形振动陀螺谐振子结构，包括圆环状谐振质量、圆柱状中心锚点、轮辐状弹性支撑悬梁；其中，圆柱状中心锚点位于圆环状谐振质量的内腔，且圆柱状中心锚点的轴线与圆环状谐振质量的轴线相互重合；轮辐状弹性支撑悬梁的数目为八个，且八个轮辐状弹性支撑悬梁围绕圆柱状中心锚点的轴线等距排列；每个轮辐状弹性支撑悬梁均由第一片状弹性支撑悬梁、S形弹性支撑悬梁、第二片状弹性支撑悬梁构成。本发明适用于武器制导、航空航天、汽车工业、生物医学、消费品电子等领域。

主权项

1.一种抗高冲击S形弹性梁MEMS环形振动陀螺谐振子结构，其特征在于：包括圆环状谐振质量（1）、圆柱状中心锚点（2）、轮辐状弹性支撑悬梁（3）；其中，圆柱状中心锚点（2）位于圆环状谐振质量（1）的内腔，且圆柱状中心锚点（2）的轴线与圆环状谐振质量（1）的轴线相互重合；轮辐状弹性支撑悬梁（3）的数目为八个，且八个轮辐状弹性支撑悬梁（3）围绕圆柱状中心锚点（2）的轴线等距排列；每个轮辐状弹性支撑悬梁（3）均由第一片状弹性支撑悬梁（31）、S形弹性支撑悬梁（32）、第二片状弹性支撑悬梁（33）构成；第一片状弹性支撑悬梁（31）的尾端与圆柱状中心锚点（2）的外侧面固定；S形弹性支撑悬梁（32）的尾端与第一片状弹性支撑悬梁（31）的首端固定；第二片状弹性支撑悬梁（33）的尾端与S形弹性支撑悬梁（32）的首端固定；第二片状弹性支撑悬梁（33）的首端与圆环状谐振质量（1）的内侧面固定；八个轮辐状弹性支撑悬梁（3）的尺寸一致，且八个轮辐状弹性支撑悬梁（3）的高度均与圆环状谐振质量（1）的高度相等；圆环状谐振质量（1）、圆柱状中心锚点（2）、八个轮辐状弹性支撑悬梁（3）均采用单晶硅片加工而成，且圆环状谐振质量（1）、圆柱状中心锚点（2）、八个轮辐状弹性支撑悬梁（3）采用体硅加工工艺制造为一体；圆柱状中心锚点的下端面与MEMS振动陀螺的玻璃基底键合；圆环状谐振质量的外侧面设有八个中心角为40度的弧形电极，八个弧形电极同样与MEMS振动陀螺的玻璃基底键合，且八个弧形电极的位置与八个轮辐状弹性支撑悬梁的位置一一对应；其中四个弧形电极作为驱动电极，另外四个弧形电极作为检测电极，且四个驱动电极和四个检测电极交错排列；当没有角速度输入时，在四个驱动电极的激励下，以驱动模态作面内四波腹弯曲振动，此时四个检测电极位于四波腹弯曲振动的波节处，MEMS振动陀螺的输出为零；当有角速度输入时，在哥氏力耦合作用下，以检测模态作面内四波腹弯曲振动，此时四个检测电极位于四波腹弯曲振动的波腹处，且振动幅度与输入角速度相关，MEMS振动陀螺实时测出输入角速度。