[实用新型]双质量式硅微振动陀螺仪

说明书

技术领域

本实用新型属于微电子机械系统和微惯性测量技术，特别是一种双质量式硅微振动陀螺仪。

背景技术

硅微机械陀螺仪是一种测量转动角速度的惯性传感器，利用振动质量块在被基座带动旋转时产生的哥氏效应来测量基座旋转的角速度，与传统的机电类陀螺和光电类陀螺相比，具有体积小、成本低、重量轻、可靠性高等优点，在军民两用领域有着重要的使用价值和广阔的应用前景。

自上世纪末起，国内外多家研究机构就开始了硅微陀螺仪的研究，大部分机构研发的硅微陀螺仪采用单质量的结构形式以及不解耦或半解耦的设计方案。对于单质量硅微陀螺仪而言，在轴向加速度干扰存在的情况下，作为共模干扰很容易导致电子线路饱和失效，最终使硅微陀螺仪的工作受到严重影响。近年来，少数机构对双质量硅微陀螺仪进行了初步的理论和试验探讨，也大多采用不解耦或半解耦的设计，由于各种加工误差的存在，硅微机械陀螺仪在无哥氏效应的情况下，其驱动模态的振动能量也会耦合到检测模态，产生正交耦合误差信号以及偏移耦合误差信号，而不解耦设计方案对这两种信号产生的影响根本无法减小，半解耦的设计方案也仅能部分减小这两种信号对硅微机械陀螺仪性能的影响。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于提供一种功耗低、抗干扰能力强、灵敏度高、高度集成化的、运动全解耦的双质量双线振动微机械陀螺仪。

技术方案：本实用新型所述的一种双质量式硅微振动陀螺仪，包括基座、第一子结构、第二子结构和子结构连接装置，第一子结构和第二子结构之间通过子结构连接装置连接，所述的第一子结构和第二子结构均为角速度测量子结构，所述的角速度测量子结构包括质量块、固定在基座上的第一固定基座、固定在基座上的第二固定基座、固定在基座上的第三固定基座、固定在基座上的第四固定基座、第一驱动机构、第二驱动机构、第一检测机构、第二检测机构、第一驱动平行梁、第二驱动平行梁、第一检测平行梁、第二检测平行梁、第一固接U型折叠梁、第二固接U型折叠梁、第三固接U型折叠梁、第四固接U型折叠梁、第五固接U型折叠梁、第六固接U型折叠梁、第七固接U型折叠梁、第八固接U型折叠梁；第一驱动机构通过第一固接U型梁连接至第一固定基座、第一驱动机构通过第二固接U型梁连接至第二固定基座；第二检测机构通过第三固接U型梁连接至第二固定基座、第二检测机构通过第四固接U型梁连接至第三固定基座；第二驱动机构通过第五固接U型梁连接至第三固定基座、第二驱动机构通过第六固接U型梁连接至第四固定基座；第一检测机构通过第七固接U型梁连接至第四固定基座、第一检测机构通过第八固接U型梁连接至第一固定基座；第一驱动机构设置在质量块的一侧，第二驱动机构设置在质量块相对的另一侧，第一驱动机构与质量块之间通过第一驱动平行梁连接，第二驱动机构与质量块之间通过第二驱动平行梁连接，以从一个驱动方向上驱动该质量块在左右方向上振动；第一检测机构设置在质量块的一侧，第二检测机构设置在质量块相对的另一侧，第一检测机构与质量块之间通过第一检测平行梁连接，第二检测机构与质量块之间通过第二检测平行梁连接，以检测质量块在垂直于驱动方向上的质量块的振动。进一步地，所述的子结构连接装置连接包括第一U型折叠梁和第二U型折叠梁，第一子结构和第二子结构相互抵靠，在两者紧邻的驱动机构的上端和下端分别设置有第一U型折叠梁和第二U型折叠梁以连接第一子结构和第二子结构。

进一步地，所述的第一固定基座、第二固定基座、第三固定基座、第四固定基座分别设置于一正方形的四角，质量块设置于该正方形的中央，第一驱动机构、第一检测机构、第二驱动机构、第二检测机构分别设置于该正方形四边的外侧，其中第一驱动机构和第二驱动机构设置于相对两边的外侧，第一检测机构与第二检测机构设置于相对的另外两边的外侧。

进一步地，第一驱动机构和第二驱动机构之间分别通过第一框架和第二框架连接，所述的第一驱动机构和第二驱动机构为微型驱动电容机构，所述的微型驱动电容机构包括驱动活动梳齿架、驱动反馈活动梳齿架、设置于基座上的驱动固定基座、设置于驱动固定基座上的驱动固定梳齿、设置于基座上的驱动反馈固定基座和设置于驱动反馈固定基座上的驱动反馈固定梳齿。