[发明专利]一种基于柔性连接的双质量解耦硅微陀螺仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于柔性连接的双质量解耦硅微陀螺仪，属于微电子机械和微惯性测量领域。

背景技术

硅微机械陀螺仪是在微机电系统技术的基础上发展起来的一种新型陀螺仪,微机电系统技术作为微电子平面加工工艺和硅微机械加工技术结合的产物，是微电子技术的拓展和延伸，把传感和检测单元有机地融合到了一体，不仅继承了微电子技术批量化生产的特点，而且使传感器的体积大大缩小，硅微机械陀螺仪以其体积小、重量轻、功耗低、集成度高、抗过载能力强等优点，受到广泛的关注。微机械陀螺在军事、民用领域具有广阔的应用前景。可应用于汽车牵引控制系统、行驶稳定系统、摄像机稳定系统、飞机稳定系统以及军事等领域。

20世纪80年代末，随着微机械加工技术的出现和发展，世界上各个国家大幅开展针对硅微机械振动陀螺仪的研究，其中美国、英国、德国、日本、韩国等在这方面研究水平走在世界的前列。其中大部分机构研究热点集中在电容式微机械陀螺仪的研制，研发的硅微陀螺仪采用单质量的结构形式以及不解耦或半解耦的设计方案。由于加工误差和结构设计等原因，电容式振动微机械陀螺仪存在易受机械耦合和轴向加速度影响、检测电容量低、灵敏度不高等缺点。

发明内容

发明目的：为克服现有技术不足，本发明旨于提供一种体积小、重量轻、精度高、动态性能好、能耗少、成本低、可靠性高、集成化的基于柔性连接的双质量解耦硅微陀螺仪。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于柔性连接的双质量解耦硅微陀螺仪，包括设有电信号引出线的基座和置于基座上的微陀螺机械结构层；

微陀螺机械结构层包括第一子结构、第二子结构和子结构连接装置，第一子结构和第二子结构通过子结构连接装置连接；

第一子结构和第二子结构为结构相同的角速度测量子结构，所述的角速度测量子结构为轴对称结构，包括质量块、驱动机构、检测机构和子结构固定基座；驱动机构有两个，分别设在质量块的上下两端、并分别通过固接U型折叠梁与质量块的上下两端连接；检测机构有四个，其中两个设在质量块上端的左右两侧、并分别通过固接U型折叠梁与质量块上端的左右两侧连接，另外两个设在质量块下端的左右两侧、并分别通过固接U型折叠梁与质量块下端的左右两侧连接；驱动机构和检测机构均通过固定基座固定在基座上。

优选，子结构连接装置为轴对称结构，包括第一连接装置固定基座、第二连接装置固定基座、第三连接装置固定基座、第一梁间连接块、第二梁间连接块、第三梁间连接块、第四梁间连接块；

第二梁间连接块和第四梁间连接块的一端分别通过固接平行梁连接在第三连接装置固定基座的两端；第二梁间连接块和第四梁间连接块的另一端分别通过活动U型折叠梁与第一子结构和第二子结构中部的一侧连接；第一子结构和第二子结构中部的另一侧分别与第一梁间连接块和第三梁间连接块的一端连接，第一梁间连接块和第三梁间连接块的另一端分别通过活动U型折叠梁与第一连接装置固定基座和第二连接装置固定基座连接，这样可进一步保证双质量振动式硅微陀螺仪的稳定性和灵敏性。

优选，固接平行梁有四个，分别为第一固接平行梁、第二固接平行梁、第三固接平行梁和第四固接平行梁；

第二梁间连接块的一端通过第一固接平行梁和第二固接平行梁与第三连接装置固定基座的一端连接；第四梁间连接块的一端通过第三固接平行梁和第四固接平行梁与第三连接装置固定基座的另一端连接；第一平行梁连接杆的两端分别与第一固接平行梁和第三固接平行梁的活动端连接，第二平行梁连接杆的两端分别与第二固接平行梁和第四固接平行梁的活动端连接。

优选，所述的驱动机构为微型驱动电容机构，所述的微型驱动电容机构包括驱动活动梳齿架、驱动活动梳齿、驱动固定梳齿和驱动反馈固定梳齿；

驱动活动梳齿有两个以上，等间距垂直设在驱动活动梳齿架上；驱动固定梳齿和驱动反馈固定均与活动梳齿的数量相等，每个驱动活动梳齿的两侧均分别配合有一个驱动固定梳齿和一个驱动反馈固定梳齿，每个驱动固定梳齿和驱动反馈固定梳齿均固定在基座上，所有驱动反馈固定梳齿连为一体结构；驱动活动梳齿架通过固接U型折叠梁与质量块连接。

所述的检测机构为微型检测电容机构，所述的微型检测电容机构包括检测活动梳齿架、检测活动梳齿、检测固定梳齿正极和检测固定梳齿负极；