[发明专利]一种全解耦三轴MEMS陀螺

说明书

本发明提供了一种全解耦MEMS陀螺，包括基底、弹性连接于所述基底的传感单元、以及与所述传感单元耦合并驱动所述传感单元运动的驱动单元，所述基底包括一个位于一矩形中心位置的耦合锚点以及弹性连接与所述耦合锚点的耦合结构；所述驱动单元包括四个分别位于所述矩形四个角内部位置的驱动件；所述传感单元包括两个对称设置于两个所述让位间隔内的X质量块、两个对称设置于另外两个所述让位间隔内的Y质量块、四个分别弹性连接于相邻所述驱动件且位于所述矩形四个角位置的Z质量块、以及四个分别弹性连接与相邻所述Z质量块且各自围绕矩形弹性连接的Z检测解耦件。本发明的陀螺为差分驱动，可以实现差分检测，降低正交误差。

【技术领域】

本发明涉及MEMS传感器技术领域，更具体地，涉及一种全解耦三轴MEMS陀螺。

【背景技术】

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)陀螺仪也称为硅微机电陀螺仪，是应用微机械加工技术与微电子工艺制作的一种微型角速度传感器。

MEMS面外摆动陀螺是MEMS面外检测陀螺仪中的典型代表。MEMS摆动陀螺仪的驱动模态绕垂直质量块的轴摆动。当施加角速度Ω时，由于哥氏效应，陀螺仪将能量传递到敏感模态，使振动盘在相对驱动下在面外摆动。通过检测面外摆动的位移即可获取Ω大小。

公开号为CN111578921的中国专利申请公开了一种微机电多轴陀螺仪，其结正交布置的四质量三轴陀螺构设计决定了其三个轴的检测模态相互耦合，误差会进行叠加，造成误差过大。

为了克服现有技术的以上缺陷，需要开发一种能三轴MEMS陀螺，实现差分检测。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种全解耦三轴陀螺，以解决相关技术中陀螺质量结构之间弱耦合、无法保证质量块位移比的问题。

本发明的技术方案如下：一种全解耦三轴MEMS陀螺，包括基底、弹性连接于所述基底的传感单元、以及与所述传感单元耦合并驱动所述传感单元运动的驱动单元，其特征在于，

所述基底包括位于一矩形中心位置的耦合锚点以及弹性连接于所述耦合锚点的耦合结构；

所述驱动单元包括四个分别位于所述矩形四个角内部位置且弹性连接于所述基底的驱动件，四个所述驱动件均为框架状，四个所述驱动件绕所述耦合锚点环形排布且对称设置，相邻的所述驱动件之间形成让位间隔；

所述传感单元包括两个对称设置于两个相对的所述让位间隔内且弹性连接于所述耦合结构和所述驱动件的X质量块、两个对称设置于另外两个相对的所述让位间隔内且弹性连接于所述耦合结构和所述驱动件的Y质量块、四个分别弹性连接于相邻所述驱动件且位于所述矩形四个角位置的Z质量块、以及四个分别弹性连接于相邻所述Z质量块且围绕所述矩形排布的Z检测解耦件，相邻的所述Z检测解耦件弹性连接。

优选的，耦合结构包括套设在所述耦合锚点外的内耦合环、以及套设在内耦合环外的外耦合环，所述内耦合环内侧顺着所述矩形一条中心线方向延伸形成连接于所述耦合锚点的两个内耦合梁，所述外耦合环内侧顺着所述垂直于所述两个内耦合梁所在直线方向延伸形成连接于所述内耦合环的两个外耦合梁。

优选的，X质量块和Y质量块的靠近对应的所述耦合结构处朝着所述外耦合环方向延伸形成具有弯折部的第一连接梁，所述第一连接梁的远离所述驱动件端连接于对应的所述外耦合环的外壁。

优选的，基底还包括连接梁锚点，所述驱动件靠近连接梁锚点的一端的两个角部的外壁处向外延伸成第二连接梁，所述第二连接梁的远离所述驱动件端连接于所述连接梁锚点，所述第二连接梁位于所述驱动件的外壁和连接梁锚点之间的间距内。

优选的，X质量块和Y质量块各开有槽，槽壁向外延伸成质量块导向梁，所述质量块导向梁的远离槽壁端连接于所述连接梁锚点，所述第一连接梁位于所述槽内且沿着该槽方向弯折延伸。