[发明专利]双轴和三轴惯性传感器及惯性感测方法

权利要求书

1.一种惯性传感器，该惯性传感器包括：

框架；

检验质量块，该检验质量块悬挂于所述框架；

第一谐振元件对，该第一谐振元件对电耦合至所述检验质量块或电耦合至中间组件，该中间组件机械耦合至所述检验质量块，每一个第一谐振元件相对于另一个第一谐振元件耦合至所述检验质量块的对侧，所述第一谐振元件实质上彼此相同并且当所述传感器不加速时，具有与所述检验质量块实质上相同的静电耦合；

其中，所述第一谐振元件和检验质量块实质上位于一个平面内，并且其中所述检验质量块正交于所述平面的相对于所述第一谐振元件的移动改变所述检验质量块和所述第一谐振元件之间的所述静电耦合；

驱动装置，该驱动装置耦合至所述第一谐振元件，用于使所述第一谐振元件中的每一者振动；以及

传感器组件，用于检测所述第一谐振元件中每一者的谐振频率的偏移；以及

处理装置，用于对所述第一谐振元件中每一者的所述偏移求和以提供与第一轴平行的所述检验质量块的加速度的测量，所述第一轴与所述平面正交。

2.根据权利要求1所述的惯性传感器，所述惯性传感器还包括第二谐振元件，该第二谐振元件耦合至所述检验质量块，所述第二谐振元件被配置以允许对与第二轴平行、与所述第一轴正交的加速度的测量；

其中，所述驱动装置被耦合至所述第二谐振元件以使所述第二谐振元件振动，并且所述传感器组件检测所述第二谐振元件的谐振频率的偏移。

3.根据权利要求2所述的惯性传感器，其中所述第二谐振元件被机械耦合至所述检验质量块。

4.根据权利要求2或3所述的惯性传感器，所述惯性传感器还包括第三谐振元件，该第三谐振元件耦合至所述检验质量块，所述第三谐振元件被配置以允许对与第三轴平行的加速度的测量，其中所述第三轴与所述第一轴和所述第二轴正交；

其中所述驱动装置被耦合至所述第三谐振元件以使所述第三谐振元件振动，并且所述传感器组件检测所述第三谐振元件的谐振频率的偏移。

5.根据权利要求4所述的惯性传感器，其中所述第三谐振元件被机械耦合至所述检验质量块。

6.根据权利要求4所述的惯性传感器，所述惯性传感器包括成对的第三谐振元件，每个第三谐振元件相对于另一个第三谐振元件被设置在所述检验质量块的对侧，所述第三谐振元件彼此相同。

7.根据权利要求6所述的惯性传感器，其中共模输出和差模输出均从所述成对的第三谐振元件中读取，所述共模输出提供温度测量，并且所述差模输出提供加速度测量。

8.根据权利要求2所述的惯性传感器，所述惯性传感器包括成对的第二谐振元件，每个第二谐振元件相对于另一个第二谐振元件被设置在所述检验质量块的对侧，所述第二谐振元件彼此相同。

9.根据权利要求4所述的惯性传感器，所述惯性传感器还包括所述检验质量块和所述框架之间的机械台，所述机械台被配置以解耦合所述检验质 量块在所述平面内两个正交方向的移动，其中所述第二谐振元件或第三谐振元件，或者所述第二和第三谐振元件被机械耦合至所述机械台。

10.根据权利要求1或2所述的惯性传感器，所述惯性传感器还包括第四谐振元件，其中所述第四谐振元件能够被用于提供与所述第一谐振元件对的差分读出，以消除诸如温度或压力的环境因素，其中所述第四谐振元件与所述第一谐振元件实质上相同但是不电耦合至所述检验质量块。

11.根据权利要求9所述的惯性传感器，所述惯性传感器还包括至少一个放大杆，该至少一个放大杆被耦合在所述检验质量块或机械台和所述第一谐振元件、第二谐振元件或第三谐振元件中的一者之间以机械地放大传递的力。

12.根据权利要求1或2所述的惯性传感器，其中所述第一谐振元件中的一者或多者是双端音叉谐振器。

13.根据权利要求1或2所述的惯性传感器，其中所述框架、检验质量块和第一谐振元件全部由经加工的硅形成。