[发明专利]微机械陀螺仪

说明书

本发明提供了一种微机械陀螺仪，包括基底、固定于基底的至少两个检测结构、以及连接相邻检测结构的耦合梁，每一检测结构包括固定于基底的锚点、悬置于基底上并与锚点连接的圆环形振动结构、多个面内换能器以及多个面外换能器，面内换能器绕圆环形振动结构的中心分布在圆环形振动结构的外侧，面外换能器绕圆环形振动结构的中心分布于圆环形振动结构下方或上方，该检测结构工作在结构面内的3θ体振动驱动模态以及工作在结构面外的第2阶弯曲体振动检测模态，两个体振动模态可相互互换。本发明的微机械陀螺仪可以提高检测灵敏度。

【技术领域】

本发明涉及翻转倾斜检测领域，具体涉及一种微机械陀螺仪。

【背景技术】

微机械陀螺仪，即MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)陀螺仪，是一种典型的角速度微传感器，由于其尺寸小、功耗低和加工方便等优势在消费电子市场有着广泛的应用。近年来随着性能的逐步提升，MEMS陀螺仪被广泛应用于工业、汽车和虚拟现实等领域。

目前，传统体振动式翻转/倾斜检测结构形式，最为典型的ADI以及GIT的圆盘形体振动翻转/倾斜检测结构，两典型单位均选择采用结构的面内2θ振形作为驱动模态，而采用结构的面外第3阶弯曲振形作为检测模态。但是，基于哥氏效应角度分析，检测结构的驱动模态与检测模态的匹配度差，驱动模态部分的运动质量并未参与哥氏效应，哥氏增益低，从而导致圆盘型陀螺仪的灵敏度和精确度不够高。

因此，有必要提供一种改进的微机械陀螺仪来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种微机械陀螺仪，可以提高检测灵敏度。

本发明的技术方案如下：一种微机械陀螺仪，包括基底、固定于所述基底的至少两个检测结构、以及连接相邻所述检测结构并形成机械耦合的耦合梁，每一所述检测结构包括固定于所述基底的锚点、悬置于所述基底上并与所述锚点形成机械耦合的圆环形振动结构、多个用于耦合所述检测结构所在平面内机械场与电场的面内换能器、多个用于耦合所述检测结构所在平面外机械场与电场的面外换能器，所述面内换能器绕所述圆环形振动结构的中心分布在所述圆环形振动结构的外侧，每一所述面内换能器均与所述基底固定连接，相邻两个所述面内换能器间隔设置；所述面外换能器绕所述圆环形振动结构的中心分布于所述圆环形振动结构上方或下方，每一所述面外换能器均与所述基底固定连接且与所述圆环形振动结构间隔设置，相邻两个所述面外换能器间隔设置；

其中，一所述检测结构中的圆环形振动结构与相邻的所述检测结构中的圆环形振动结构通过所述耦合梁连接，以使两个相邻的所述检测结构的运动关联；所述检测结构工作在两个体振动模态中，两个所述体振动模态包括工作在所述检测结构面内的3θ体振动驱动模态，以及工作在所述检测结构面外的第2阶弯曲体振动检测模态，两个体振动模态可相互互换。

可选的，所述圆环形振动结构套设于所述锚点外并与所述锚点抵接固定。

可选的，所述圆环形振动结构套设于所述锚点外，所述圆环形振动结构与所述锚点间隔设置，每一所述检测结构还包括设置于所述圆环形振动结构与所述锚点之间的连接梁，所述连接梁将所述圆环形振动结构与所述锚点连接。

可选的，每一所述检测结构中连接梁的数量为3M个，M为大于或等于1的整数。

可选的，每一所述连接梁包括第一支撑梁以及与所述第一支撑梁对称设置的第二连接梁，所述第一支撑梁的一端与所述锚点连接，所述第一支撑梁的另一端与所述圆环形振动结构连接；所述第二支撑梁的一端与所述锚点连接，所述第二支撑梁的另一端与所述圆环形振动结构连接。

可选的，所述基底上设置有绝缘层，所述锚点、所述面内换能器以及所述面外换能器均通过所述绝缘层与所述基底连接。

可选的，所述锚点设置在所述圆环形振动结构内部或外部。