[发明专利]耐振动的X轴环形陀螺仪换能器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及微机电系统（MEMS）领域。在一方面中，本发明涉及MEMS惯性传感器器件及其操作方法。

背景技术

微机电系统技术逐渐用于使用常规批量半导体加工技术将机械元件、传感器、致动器以及电子器件集成到非常小的机械结构上。例如，惯性传感器可以用MEMS器件形成在集成电路晶片衬底上以形成各种应用，诸如用于检测角速度的MEMS陀螺仪。然而，常规MEMS陀螺仪有由各种设计和制造缺陷引起的性能限制。

因此，需要一种解决本领域各种问题的改进的MEMS陀螺仪装置、系统以及操作方法，其中在参照下面的附图和详细说明阅读本申请的剩余部分之后，常规方案和技术的各种限制和缺点将对本领域技术人员变得明显，但是应理解，本背景技术部分的描述不旨在用于承认所描述的主题是现有技术。

发明内容

示范性实施例提供一种MEMS传感器，包括：衬底；第一和第二电极对，关于中心线轴定位；以及第一和第二陀螺仪传感器，沿所述中心线轴设置且以间隔开的关系定位在所述衬底的表面之上，所述第一和第二陀螺仪传感器包括分别位于所述第一和第二电极对之上的第一和第二感测质体元件，其中，所述第一和第二感测质体元件适用于响应于所述传感器绕所述中心线轴的旋转加速度绕所述中心线轴一起同相地同步振荡，且适用于响应于所述传感器绕所述中心线轴的旋转速度绕所述中心线轴彼此逆相地同步振荡。

示范性实施例还提供一种传感器，包括：衬底；第一和第二电极对，关于中心线轴对称地定位；以及第一和第二对称质体换能器，沿所述中心线轴并排对称设置且配置为用于彼此相反的同步面内振荡，其中，所述第一和第二对称质体换能器适用于响应于所述传感器绕所述中心线轴的旋转运动关于所述中心线轴的共旋运动，且适用于响应于绕所述中心线轴的旋转加速力关于所述中心线轴的相反旋转运动。

示范性实施例还提供一种感测横轴传感器绕旋转感测轴的旋转运动的方法，包括：赋予沿所述旋转感测轴并排对称设置的第一和第二对称质体换能器同步面内振荡运动从而所述第一和第二对称质体换能器彼此相反地振荡；使用位于所述第一和第二对称质体换能器下面且关于旋转感测轴对称地定位的第一和第二电极对测量所述横轴传感器绕所述旋转感测轴的旋转运动，其中所述第一和第二对称质体换能器适用于响应于所述传感器绕所述旋转感测轴的旋转运动关于所述旋转感测轴的共旋运动，且适用于响应于绕所述旋转感测轴的旋转加速力关于所述旋转感测轴的相反旋转运动。

附图说明

当结合幅图考虑以下详细说明时，可以理解本发明及其诸多目的、特征和所获得的优点，附图中：

图1绘示了用于感测绕旋转轴的旋转加速度的跷跷板型振动陀螺仪的示意性简化侧视图；

图2绘示了驱动质体谐振频率、与振动噪声相关联的注入角加速度以及换能器速率输出信号的信号波形；

图3示出根据选定实施例的使用一对同步谐振陀螺仪结构的横轴MEMS陀螺仪传感器的平面图；

图4绘示了图3所示的横轴MEMS陀螺仪传感器的透视图；

图5绘示了在存在旋转时在一对同步谐振陀螺仪结构处测量的科里奥利力以及所产生的换能器速率输出信号的信号波形；

图6绘示了在存在旋转加速度时在一对同步谐振陀螺仪结构处测量的加速力以及所产生的换能器速率输出信号的信号波形；

图7示出根据选定实施例的使用一对同步谐振陀螺仪环形结构的横轴MEMS陀螺仪传感器的平面图；

图8绘示了图7所示的横轴MEMS陀螺仪传感器的透视图；

图9绘示了在存在旋转时在一对同步谐振陀螺仪环形结构处测量的科里奥利力以及所生成的换能器速率输出信号的信号波形；以及

图10绘示了在存在旋转加速度时在一对同步谐振陀螺仪环形结构处测量的加速力以及所产生的换能器速率输出信号的信号波形。

具体实施方式