[发明专利]一种四质量双解耦的Z轴硅微陀螺仪

说明书

本发明涉及Z轴陀螺仪，具体是一种四质量的Z轴陀螺仪，每个质量块均为双解耦结构。本发明解决了现有音叉式Z轴陀螺仪振动噪声大的问题。一种四质量双解耦的Z轴硅微陀螺仪，包括玻璃基底、玻璃盖帽、四个驱动模块、四个复合质量块、一个检测模块、两组杠杆式连接梁、两组几字型连接梁；所述四个驱动模块的每个驱动模块包括一个半框驱动质量块、四个锚块、四根驱动梁、四根解耦梁、若干驱动梳齿电容；所述检测模块包括框架式检测质量块、两组检测梳齿电容、四根斜L型解耦梁、四根检测弹性支撑梁、两个锚块；所述两组杠杆式连接梁、每组包含一根杠杆，中心弹性支撑梁一根，弹性支撑梁两根。本发明适用于导航制导、无人机姿态控制等应用领域。

技术领域

本发明涉及Z轴陀螺仪，具体是一种四质量、双解耦的Z轴硅微陀螺仪

背景技术

陀螺仪是惯性导航系统、平台稳定系统等的核心敏感器件，广泛应用于军事武器、太空探测等领域，具有极其广泛的应用前景。这些应用往往存在非常恶劣的振动环境，现有的音叉式Z轴硅微陀螺仪虽然对线加速度信号不敏感，但在振动条件下噪声都会明显增大几十倍甚至上百倍，严重影响器件精度。因此有必要发明一种全新的Z轴陀螺仪，以解决现有音叉式Z轴陀螺仪振动噪声大的问题。

发明内容

本发明为了解决音叉式Z轴陀螺仪振动噪声大的问题，提供了一种四质量双解耦的Z轴硅微陀螺仪。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种四质量双解耦的Z轴硅微陀螺仪，其特征在于：包括玻璃基底、玻璃盖帽、四个驱动模块、四个复合质量块、一个检测模块、两组杠杆式连接梁、两组几字型连接梁；

四个驱动模块、四个复合质量块、一个检测模块、两组杠杆式连接梁、两组几字型连接梁位于玻璃基底的上方，位于玻璃盖板的下方；四个驱动模块、四个复合质量块、一个检测模块、两组杠杆式连接梁、两组几字型连接梁均与玻璃基底、玻璃盖板平行；四个驱动模块、四个复合质量块、一个检测模块、两组杠杆式连接梁、两组几字型连接梁的下表面与玻璃基底的上表面之间留有间隙；四个驱动模块、四个复合质量块、一个检测模块、两组杠杆式连接梁、两组几字型连接梁的上表面与玻璃盖板的下表面之间留有间隙；

所述四个驱动模块，每个驱动模块包括一个半框驱动质量块、四个锚块、四根驱动梁、四根解耦梁、若干驱动梳齿电容；所述半框驱动质量块与所述四根驱动梁相连，所述四根驱动梁的另一端通过所述四个锚块固定在玻璃基底上；所述半框驱动质量块与所述四根解耦梁相连；

所述四个复合质量块分别通过所述四根解耦梁与所述四个半框驱动质量块分别连接；所述四个复合质量块分别连接四根斜L型解耦梁；所述四个半框驱动质量块和所述四个复合质量块分别通过所述四根解耦梁相连，且分别在所述四根驱动梁和所述四根斜L型解耦梁的约束下可以沿x方向做线振动；

所述检测模块包括框架式检测质量块、两组检测梳齿电容、四根斜L型解耦梁、四根检测弹性支撑梁、两个锚块；所述框架式检测质量块与所述四根斜L型解耦梁连接，所述四根斜L型解耦梁为所述框架式检测质量块隔离所述复合质量块的x方向线振动；所述框架式检测质量块的两侧连接所述四根检测弹性支撑梁的一端，所述四根检测弹性支撑梁的另一端通过所述两个锚块固定在玻璃基底上；所述框架式检测质量块的内部有两组检测梳齿电容；

所述两组杠杆式连接梁，每组杠杆式连接梁包含一根杠杆，中心弹性支撑梁一根，两端弹性支撑梁两根；所述杠杆的中部与所述中心弹性支撑梁的一端相连，所述中心弹性支撑梁的另一端通过连接所述锚块固定在玻璃基底上；所述杠杆的两端分别连接所述两端弹性支撑梁的一端，所述两端弹性支撑梁的另一端分别连接所述半框式驱动质量块；所述两组几字型连接梁分别将左右两个所述半框式驱动质量块连接。

驱动质量块、复合质量块均有四个，检测质量块只有一个；陀螺仪工作时，驱动质量块、复合质量块一同沿x方向振动，且左右质量块、上下质量块振动相位相差180°(振动方向相反)；由于所述两组杠杆式连接梁分别连接上下驱动质量块，所述两组几字型连接梁分别连接左右驱动质量块，所以该驱动模态仅有一个谐振频率。