[发明专利]用于微机电陀螺仪的正交补偿方法和陀螺仪传感器

说明书

本发明涉及用于检测绕灵敏度轴线(104)的旋转运动、并且包括用于正交补偿的器件的陀螺仪传感器(102)。陀螺仪传感器包括总惯性质量块(105)，总惯性质量块包括被物理附接到彼此的第一惯性质量块(106)和第二惯性质量块(108)，并且被布置成使得当陀螺仪传感器经受绕灵敏度轴线的旋转时，由科里奥利力引起第一惯性质量块绕检测轴线的旋转。陀螺仪进一步包括具有可移位的驱动框架的第一驱动结构，可移位的驱动框架可以使相应的第一惯性质量块或第二惯性质量块绕检测轴线旋转，以便补偿源自陀螺仪传感器的驱动模式和感测模式之间的错误联接导致的正交误差。

技术领域

本发明涉及一种陀螺仪传感器和用于陀螺仪传感器的正交补偿的方法。

背景技术

随着用于以受控方式制造微米结构的复杂方法的发展,基于微机电系统(MEMS)技术的装置已经变得更具吸引力。已获得大量应用的一种重要类型的装置是基于MEMS的陀螺仪。这样的装置例如在装置的导航、定位和追踪中具有重要作用，而对于其上可以安装MEMS陀螺仪的设备的机械稳定性的监测和控制也具有重要作用。

在制造MEMS陀螺仪中的大的挑战是获得用于优选在大规模生产线中制作足够良好平衡的陀螺仪装置的制造方法。这样的陀螺仪装置通常包括相互连接的惯性质量块，所述多个惯性质量块可以被激励以在操作期间绕激励轴线旋转或振动。旋转运动的检测通过检测受科里奥利力影响的惯性质量块绕检测轴线的偏转来执行。然而，制造缺陷可能在陀螺仪中引入非对称，这可能影响导航方式中的操作。例如，陀螺仪的激励运动与陀螺仪的检测模式之间的联接扭曲检测模式并且可能在输出信号中造成相对高的误差。

US6467349公开一种MENS陀螺仪，其对于若干应用，例如在汽车工业中具有相对好的性能。然而，会期待减少例如这样的陀螺仪的激励模式和检测模式之间的联接的影响以便进一步提高性能。

因而，存在对改进的陀螺仪传感器的需要，该陀螺仪传感器具有用于错误联接到陀螺仪传感器的检测模式的改进的补偿。

发明内容

鉴于以上，本发明的总体目的在于：提供一种具有改进的正交补偿的陀螺仪传感器。

根据第一方面，因此提供一种用于检测绕灵敏度轴线的旋转运动的陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器包括：

总惯性质量块，所述总惯性质量块包括被物理地附接到彼此的第一惯性质量块和第二惯性质量块，所述第一和第二质量块中的每一个被布置成与相应的第一电极和相应的第二电极空间地间隔开并且面对所述相应的第一电极和所述相应的第二电极，其中所述第一惯性质量块(或总惯性质量块)绕所述陀螺仪传感器的检测轴线的旋转导致所述总惯性质量块与所述第一电极和所述第二电极中的一个电极之间的电容的正改变、以及所述总惯性质量块与所述第一电极和所述第二电极中的另一个电极之间的电容的负改变，其中所述检测轴线垂直于所述灵敏度轴线，并且当所述陀螺仪传感器经受绕所述灵敏度轴线的旋转时由科里奥利力引起所述旋转；

第一驱动结构，所述第一驱动结构包括：

第一和第二修正电极，所述第一和第二修正电极被并排布置并且以间隙分离，并且被布置在所述第一惯性质量块的同一侧上作为第一电极并且面对同一方向；和

第一驱动框架，所述第一驱动框架相对于所述第一和第二修正电极两者以及所述第一惯性质量块可移位，并且经由第一联接构件被物理地附接到第一惯性质量块，所述驱动框架包括：

第一伸长修正构件，所述第一伸长修正构件被布置成与所述第一和第二修正电极空间和电分离，被布置成使得具有间隙的所述第一伸长修正构件与所述第一和第二修正电极中的每一个之间的重叠是可变的，

其中作为所述第一伸长修正构件与所述第一和第二修正电极之间的重叠的改变程度的结果，所述第一伸长修正构件与所述第一和第二修正电极之间的静电力是可修改的，由此重叠的改变程度使驱动框架绕检测轴线旋转。