[发明专利]调整MEMS陀螺仪以减小热变偏移

说明书

本申请要求于2011年4月27日提交的美国临时申请No.61/479,765的权益，上述申请整体作为参考引入本文。

背景技术

微机电系统(MEMS)陀螺仪具有偏移(bias)，该偏移是温度的函数(比如，热变偏移)。这种偏移会限制其性能，尤其是大温度改变或存在热梯度时。典型地，可通过软件后处理来补偿热变偏移，该软件后处理基于建模和经验数据来调整输出信号。

发明内容

本申请涉及一种用于校准微机电系统(MEMS)振动结构陀螺仪的方法。本方法包括获得至少一个检测质块(proof mass)相对于至少一个驱动电极的位置的指示，以及根据所述指示，向所述至少一个检测质块施加静电力，该静电力被配置为将至少一个检测质块定位在相对于至少一个驱动电极的第一位置。

所主张的发明的不同实施例的细节结合下面的附图和说明书来说明。其它的特征和优势根据说明书、附图和权利要求书将会变得明显。

附图说明

图1是包括惯性测量单元(IMU)的系统的例子的框图，该惯性测量单元具有陀螺仪，所述陀螺仪能被调整以减小热变偏移。

图2是例如图1的IMU中的陀螺仪的振动结构陀螺仪的例子的透视图。

图3是图2的振动结构陀螺仪的侧视/框图。

图4是图2的陀螺仪的一部分的例子的透视图，其示出了检测质块梳(comb)相对于驱动梳的偏离。

图5是图2的陀螺仪的例子的截面图，其示出了检测质块梳相对于驱动梳的偏离。

图6是图2的陀螺仪的例子的截面图，其示出了检测质块梳与驱动梳对准(aligned with)。

图7是图2的陀螺仪的一部分的例子的透视图，其示出了检测质块梳与驱动梳对准。

图8是调整图2的陀螺仪以减小热变偏移的示例性方法的流程图。

在不同的附图中，同样的参考数字和标记代表了同样的要素。

具体实施方式

此处所描述的实施例涉及一种用于调整振动结构陀螺仪以减小热变偏移的方法和系统。对于面内(in-plane)静电驱动的陀螺仪，对热变偏移贡献很大的是驱动梳产生的面外(out-of-plane)驱动力。这些面外力在驱动梳与检测质块上相应的梳不对准(例如，完全啮合)时出现。这种不对准会引起不对称的静电边缘场，该不对称的静电边缘场在检测质块上施加净力(net force)。该净力会引起检测质块沿着感应轴(sense axis)以电机频率进行的时变运动。因为驱动电压是温度的函数，所以检测质块上的净力也是温度的函数。这个运动产生了由感应电极感应的偏移，该偏移是温度的函数。因此，此处所描述的实施例能够向检测质块施加静电力以使得检测质块的一个(或多个)梳与驱动电极的一个(或多个)梳对准。

图1是系统100的例子的框图，系统100包括惯性测量单元(IMU)102，其具有能够被调整以减小热变偏移的陀螺仪。该系统100可以包括一个或多个处理设备104，其与一个或多个存储设备106以及IMU 102相耦合。所述一个或多个存储设备可以包括指令，当由一个或多个处理设备104执行时，这些指令可以使得一个或多个处理设备104执行一个或多个动作。在一个例子中，系统100被配置为导航系统，并且所述指令包括执行导航程序的指令，该导航程序包括计算导航解算(navigation solution)，所述导航解算能够通过输入/输出端口108提供给其他设备。例如，所述一个或多个处理设备104能够基于由IMU102获得的且从IMU 102接收的惯性测量数据计算导航解算。

在一个例子中，一个或多个处理设备104可以包括中央处理单元(CPU)、微控制器、微处理器(比如，数字信号处理器(DSP))、现场可编程门阵列(FPGA)，应用特定集成电路(ASIC)，或其他处理设备。一个或多个存储设备106可包括任何适合的处理器可读介质，其用于储存处理器可读指令或数据结构。合适的处理器可读介质可以包括有形的介质如磁或光学介质。例如，有形的介质可以是传统的硬盘、光盘(例如，只读或可重写)，易失性或非易失性介质如随机存取存储器(RAM)，包括，但不限于，同步动态随机存取存储器(SDRAM)、双倍数据速率(DDR)RAM、RAMBUS动态RAM(RDRAM)、静态RAM(SRAM)，等等，只读存储器(ROM)，电擦除可编程ROM(EEPROM)，和闪存等。合适的处理器可读介质还可以包括传输介质，诸如电、电磁、和数字信号，其通过诸如网络和/或无线链路之类的通信介质传递。