[发明专利]一种单锚定点四质量块MEMS六轴惯性传感器

摘要

本发明涉及一种单锚定点四质量块MEMS六轴惯性传感器，该传感器包括具有中心对称结构支撑架、锚定支撑柱和质量块的结构层，通过锚定支撑柱与结构层固定连接的基板层和附着在基板层上靠近结构层一侧的电极层；锚定支撑柱固定设置在支撑架的对称中心，四个完全相同的质量块沿以锚定支撑柱为圆心的圆周对称均匀分布，并分别通过悬臂梁与支撑架固定连接，每个质量块均能在支撑架平面内相对于支撑架运动，也能在垂直于支撑架的平面内运动；电极层与结构层保持一定间距，且电极层在基板层上的位置与质量块的位置相对应，形成检测电容、驱动电容和/或力平衡电容；通过检测电容之间的差分信号提取得到相应自由度的加速度信号和每轴的角速度信号。

主权项

1.一种单锚定点四质量块MEMS六轴惯性传感器，其特征在于，该传感器包括：具有支撑架、锚定支撑柱和质量块的结构层，通过所述锚定支撑柱与所述结构层固定连接的基板层，和附着在所述基板层上靠近所述结构层一侧的电极层；其中，所述支撑架为中心对称结构，所述锚定支撑柱固定设置在所述支撑架的对称中心，四个所述质量块沿以所述锚定支撑柱为圆心的圆周对称均匀分布在所述支撑架的四周，并分别通过悬臂梁与所述支撑架固定连接，且四个所述质量块完全相同，每个所述质量块均能在所述支撑架平面内相对于所述支撑架运动，也能在垂直于所述支撑架的平面内运动；所述电极层与所述结构层保持一定间距，且所述电极层在所述基板层上的位置与所述质量块的位置相对应，从而形成检测电容、驱动电容和/或力平衡电容；通过所述检测电容之间的差分信号提取得到相应自由度的加速度信号；通过对所述检测电容信号进行差分处理，能够独立得到每轴的角速度信号；当传感器受到X轴加速度时，四个所述质量块由于惯性将会产生相对于所述支撑架‑X方向的运动；当传感器受到Y轴加速度时，四个所述质量块由于惯性将会产生相对于所述支撑架‑Y方向的运动；当传感器受到Z轴加速度时，四个所述质量块由于惯性将会产生相对于所述支撑架‑Z方向的运动；通过所述驱动电容人为主动使四个所述质量块沿以所述锚定支撑柱为圆心的圆的径向振动，并且相邻两个所述质量块在同一时刻的运动方向相反，称为“驱动模态”；在所述“驱动模态”下，当在X方向存在角速度输入时，Y向两个所述质量块将会受到Z方向的科氏力作用，产生沿Z向的振动，称为“X轴角速度检测模态”；在所述“驱动模态”下，当在Y方向存在角速度输入时，X向两个所述质量块将会受到Z方向的科氏力作用，产生沿Z向的振动，称为“Y轴角速度检测模态”；在所述“驱动模态”下，当在Z方向存在角速度输入时，四个所述质量块将在XY平面内受到垂直于所述“驱动模态”振动方向的科氏力，产生XY平面内的振动，称为“Z轴角速度检测模态”。