[发明专利]音叉式陀螺仪时域惯性传感器

权利要求书

1.一种时域惯性传感器，包括：

支撑结构，所述支撑结构包括与x-y-z相互正交的坐标系的x-y平面平行的电极平面， 所述支撑结构具有位于所述x-y平面以内的最大尺寸的特征；

检测质量体，所述检测质量体包括与所述x-y平面平行的第一表面；

其中所述检测质量体被弹性地耦合到所述支撑结构，使得所述第一表面以一定间隙与 所述电极平面分开；

驱动器，所述驱动器被配置成驱动所述检测质量体以大体上仅在x方向上相对于所述 支撑结构振荡，使得在振荡期间所述间隙并不显著地变化；以及

第一时域接近开关，所述第一时域接近开关被配置成当所述检测质量体处于相对于所 述支撑结构的第一参考位置时从断开状态切换到闭合状态。

2.根据权利要求1所述的时域惯性传感器，其中所述支撑结构和所述检测质量体被单 片集成并且所述间隙经由牺牲材料的移除而被形成。

3.根据权利要求1所述的时域惯性传感器，其中所述第一接近开关是电容式开关。

4.根据权利要求3所述的时域惯性传感器，其中所述支撑结构包括罩晶片并且所述电 容式开关的一半被附着到所述罩晶片。

5.根据权利要求3所述的时域惯性传感器，其中所述第一接近开关包括被安装到所述 检测质量体的第一半和被安装到所述支撑结构的第二半，并且其中所述第一接近开关的闭 合状态被配置成在过零点处发生，所述过零点具有在所述第一半与所述第二半之间的峰值 电容的特征。

6.根据权利要求1所述的时域惯性传感器，其中所述第一接近开关是光学开关。

7.根据权利要求1所述的时域惯性传感器，其中所述第一接近开关是电子隧穿尖端开 关，所述电子隧穿尖端开关包括被刚性地附着到所述电极平面上的所述支撑结构的隧穿尖 端；

其中所述电子隧穿尖端开关进一步被配置成当所述检测质量体处于所述第一参考位 置并且所述第一表面的区段与所述隧穿尖端在z方向上被对准时，使能所述第一表面与所 述隧穿尖端之间的电子隧穿。

8.根据权利要求7所述的时域惯性传感器，其中所述隧穿尖端在所述z方向上被电镀至 一定厚度，所述厚度足以在所述检测质量体穿过其振荡的区域上支撑所述隧穿尖端。

9.根据权利要求1所述的时域惯性传感器，其中所述驱动器包括反馈电路装置，所述反 馈电路装置被配置成生成电信号以维持谐振状态上的操作。

10.根据权利要求1所述的时域惯性传感器，其中所述检测质量体驱动器包括电容式梳 齿驱动。

11.根据权利要求1所述的时域惯性传感器，进一步包括多个时域接近开关，每个时域 接近开关被配置成当所述检测质量体处于相对于所述支撑结构的对应的参考位置时从断 开状态切换到闭合状态。

12.根据权利要求1所述的时域惯性传感器，进一步包括第二时域数字接近开关，所述 第二时域数字接近开关被配置成当所述检测质量体处于相对于所述支撑结构的第一参考 位置时从断开状态切换到闭合状态。

13.根据权利要求11所述的时域惯性传感器，其中所述检测质量体的所述第一表面是T 形的并且包括基底、颈部以及第一自由端和第二自由端，其中所述基底被附着至所述支撑 结构，所述颈部可操作地耦合到所述第一接近开关，所述第一自由端可操作地耦合到第二 接近开关，并且所述第二自由端可操作地耦合到第三接近开关。