[发明专利]一种水平轴微机械陀螺

说明书

本发明公开了一种水平轴微机械陀螺，属于陀螺定位设备领域，包括外框和中心检测电极，所述外框通过驱动模态弹性梁与定锚点相连接，所述定锚点安装在金属网织笼上，所述金属网织笼内部设置有驱动反馈电极，所述驱动反馈电极内部设置有驱动电极，所述驱动电极中部设置有驱动腔，所述中心检测电极设置在两个端部检测电极之间，所述外框下方设置有弹性模态横梁，所述端部检测电极和所述中心检测电极设置在内框内部。本发明可以降低转动中的阻尼，提高陀螺的检测精度，本发明在密封状态下工作，减小了空气阻尼，精度更高，本发明同时具有束缚电容的能力，电容量更大，可以获得更大的惯性质量和敏感电容。

技术领域

本发明属于陀螺定位设备领域，具体涉及一种水平轴微机械陀螺。

背景技术

微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术(micro/nanotechnology)基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。微电子机械系统(MEMS)是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生革命性的影响，传统的陀螺仪主要是利用角动量守恒原理，因此它主要是一个不停转动的物体，它的转轴指向不随承载它的支架的旋转而变化。但是微机械陀螺仪的工作原理不是这样的，因为要用微机械技术在硅片衬底上加工出一个可转动的结构可不是一件容易的事。微机械陀螺仪利用科里奥利力——旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。

其中，一个美国人设计了一种采用垂直梳齿电容进行测量的陀螺结构，这种采用CMOS MEMS工艺的电容，敏感电容的大小取决于工艺中互联线的层数和厚度，难以获得较大的敏感电容，这就对微机械陀螺的实用性能造成了限制。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种水平轴微机械陀螺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种水平轴微机械陀螺，包括外框和中心检测电极，所述外框通过驱动模态弹性梁与定锚点相连接，所述定锚点安装在金属网织笼上，所述金属网织笼内部设置有驱动反馈电极，所述驱动反馈电极内部设置有驱动电极，所述驱动电极中部设置有驱动腔，所述中心检测电极设置在两个端部检测电极之间，所述外框下方设置有弹性模态横梁，所述端部检测电极和所述中心检测电极设置在内框内部，所述驱动电极由固定电极和可动电极组成。

上述结构中，本发明利用科里奥里力来测量物体的角速度，工作室Y轴驱动，使得整个结构沿着Y轴震动，当系统有X方向的角速度时，所述内框与所述端部检测电极和所述中心检测电极之间的可动电极会上下震动，从而引起电容变化，检测到上下方向的运动结果。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述外框与所述驱动模态弹性梁固定连接，所述驱动模态弹性梁与所述定锚点固定连接。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述外框与所述弹性模态横梁转动连接，所述弹性模态横梁与所述内框之间设置有间隔。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述端部检测电极以特定的间隔设置在所述中心检测电极的两侧。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述驱动电极与所述驱动腔电连接。

为了进一步提高本发明的使用性能，所述固定电极与所述可动电极之间的相对位置可以变动。

有益效果在于：本发明可以降低转动中的阻尼，提高陀螺的检测精度，本发明在密封状态下工作，减小了空气阻尼，精度更高，本发明同时具有束缚电容的能力，电容量更大，可以获得更大的惯性质量和敏感电容。