[发明专利]一种微机电六轴惯性传感器

摘要

本发明提供一种微机电六轴惯性传感器，由三轴角速度传感器及设置于其内、并与其惯性质量中心重合的且相互独立的三轴加速度传感器组成。由于惯性质量中心重合，从而提高了微机电六轴惯性传感器的组合解析精度；本发明外围的三轴微机电角速度传感器为对称结构，且与驱动质量块连接的锚点形成三点支撑结构，提高了本发明的可靠性及稳定性；本发明采用两对第一转动质量块分别或同时检测所述传感器所在平面内相互垂直的两个方向外部角速度，有效减少了检测信号之间的耦合，提高了信噪比，提高了被检测方向的外部角速度检测精度；本发明利用斜驱动梁实现平动驱动向转动驱动的变换，使本发明具有集成密度高、占用面积小、成本低等优势。

主权项

一种微机电六轴惯性传感器，其特征在于，所述微机电六轴惯性传感器由三轴角速度传感器及设置于其内、并与其惯性质量中心重合的且相互独立的三轴加速度传感器组成，其中，所述三轴角速度传感器包括：形成在第一基板上表面的第一检测电极和形成于第二基板的两个驱动质量块、两个第一平动质量块、四个第一转动质量块、驱动梳齿、反馈梳齿、八组第一检测极板和与三轴角速度传感器相对应的锚点及弹性梁；所述三轴加速度传感器包括：形成在第一基板上表面的第二检测电极和形成于第二基板的一个第二转动质量块、两个第二平动质量块、四组第二检测极板和与三轴加速度传感器相对应的锚点及弹性梁；所述微机电六轴惯性传感器至少包括：第一基板，包括位于其上表面的第一检测电极及第二检测电极；第二基板，位于所述第一基板上表面，包括：两个驱动质量块，悬于第一基板上，对称分布在第二方向两侧且可沿第一方向运动；两个第一平动质量块，设置在与其对应的驱动质量块中且悬于第一基板上，对称分布在第二方向两侧，可沿第一方向或第二方向运动，用以检测第五方向外部角速度；四个第一转动质量块，设置在与其对应的驱动质量块的一侧且位于所述两个驱动质量块围成的区域中，悬于第一基板上，与所述第一基板上的第一检测电极相对应，两两对称分布在第一方向和第二方向两侧，同时，一对相对的第一转动质量块均以第三方向为自身的对称轴用以检测位于第四方向的外部角速度，另一对相对的第一转动质量块均以第四方向为自身的对称轴用以检测位于第三方向的外部角速度，各该第一转动质量块在所述微机电六轴惯性传感器所在平面内以第五方向为中心轴振动或绕自身的对称轴振动；驱动梳齿和反馈梳齿，位于其对应的驱动质量块的外侧且均悬于第一基板之上，每组驱动梳齿或反馈梳齿对称分布在第一方向或第二方向两侧；八组第一检测极板，设置在与其对应的第一平动质量块中且均悬于第一基板之上，对称分布在第一方向和第二方向两侧，用于与其对应的第一平动质量块相配合以检测第五方向外部角速度；一个第二转动质量块，偏心设置在两个驱动质量块之间、位于所述四个第一转动质量块围成的区域内且悬于第一基板上，与所述第一基板上的第二检测电极相对应，所述第二转动质量块以第三方向或第四方向为轴振动，用于检测第五方向的外部加速度；两个第二平动质量块，设置在所述第二转动质量块中且悬于第一基板上，一个第二平动质量块以第三方向为自身的对称轴且可沿第三方向运动用以检测第三方向的外部加速度；另一个第二平动质量块以第四方向为自身的对称轴且可沿第四方向运动用以检测第四方向的外部加速度；四组第二检测极板，设置在与其对应的第二平动质量块中，均悬于第一基板之上，其中，两组第二检测极板对称分布在第三方向两侧，与以第三方向为自身的对称轴的第二平动质量块相配合以检测第三方向的外部加速度，两组第二检测极板对称分布在第四方向两侧，与以第四方向为自身的对称轴的第二平动质量块相配合以检测第四方向的外部加速度；其中，第一方向、第二方向、第三方向、第四方向均位于所述微机电六轴惯性传感器所在的平面，第五方向垂直于所述微机电六轴惯性传感器所在的平面，第三方向与第一方向夹角为45°，第四方向与第一方向夹角为135°，且第三方向、第四方向、第五方向彼此正交，第一方向、第二方向、第五方向彼此正交；所述的两个驱动质量块之间、驱动质量块和第一平动质量块之间、驱动质量块和第一转动质量块之间以弹性梁进行连接，各该驱动质量块、第一转动质量块和第二转动质量块分别通过弹性梁连接与其对应的锚点，各该第一平动质量块通过所述第一检测极板与其对应的锚点进行结合，各该第二平动质量块与其对应的锚点通过弹性梁及第二检测极板进行结合，其中，所述弹性梁悬于第一基板之上，所述锚点固定在所述第一基板上。