[发明专利]一种兼具大量程和高精度的双环式微机械陀螺结构

权利要求书

1.一种兼具大量程和高精度的双环式微机械陀螺结构，其特征在于：包括玻璃基底、谐振子部分、电极部分；

所述谐振子部分包括圆环状内层谐振质量（11）、圆环状外层谐振质量（12）、圆柱状中心锚点（21）、八个块状外围锚点（22）、八根轮辐状内侧弹性支撑悬梁（31）、八根轮辐状外侧弹性支撑悬梁（32）；

所述电极部分包括四个弧形内层驱动模态位移测量电极（41）、四个弧形外层驱动模态位移测量电极（42）、四个弧形内层检测模态位移测量电极（51）、四个弧形外层检测模态位移测量电极（52）、八对弧形内层控制电极（61）、八对弧形外层控制电极（62）；

其中，圆环状内层谐振质量（11）和圆环状外层谐振质量（12）均置放于玻璃基底的上表面，且圆环状内层谐振质量（11）的中心线和圆环状外层谐振质量（12）的中心线相互重合；

圆柱状中心锚点（21）键合于玻璃基底的上表面，且圆柱状中心锚点（21）位于圆环状内层谐振质量（11）的内腔；圆柱状中心锚点（21）的中心线和圆环状内层谐振质量（11）的中心线相互重合；

八个块状外围锚点（22）均键合于玻璃基底的上表面，且八个块状外围锚点（22）均位于圆环状外层谐振质量（12）的外部；八个块状外围锚点（22）围绕圆柱状中心锚点（21）的中心线对称分布；

八根轮辐状内侧弹性支撑悬梁（31）均位于圆柱状中心锚点（21）和圆环状内层谐振质量（11）之间，且八根轮辐状内侧弹性支撑悬梁（31）围绕圆柱状中心锚点（21）的中心线对称分布；

每根轮辐状内侧弹性支撑悬梁（31）均由第一直形梁段（31a）、第一S形梁段（31b）、第二直形梁段（31c）构成；第一直形梁段（31a）的尾端与圆柱状中心锚点（21）的外侧面固定；第一S形梁段（31b）的尾端与第一直形梁段（31a）的首端固定；第二直形梁段（31c）的尾端与第一S形梁段（31b）的首端固定；第二直形梁段（31c）的首端与圆环状内层谐振质量（11）的内侧面固定；

八根轮辐状外侧弹性支撑悬梁（32）一一对应地位于圆环状外层谐振质量（12）和八个块状外围锚点（22）之间，且八根轮辐状外侧弹性支撑悬梁（32）围绕圆柱状中心锚点（21）的中心线对称分布；

每根轮辐状外侧弹性支撑悬梁（32）均由第三直形梁段（32a）、第二S形梁段（32b）、第四直形梁段（32c）构成；第三直形梁段（32a）的尾端与圆环状外层谐振质量（12）的外侧面固定；第二S形梁段（32b）的尾端与第三直形梁段（32a）的首端固定；第四直形梁段（32c）的尾端与第二S形梁段（32b）的首端固定；第四直形梁段（32c）的首端与对应的块状外围锚点（22）的内侧面固定；

四个弧形内层驱动模态位移测量电极（41）和四个弧形内层检测模态位移测量电极（51）均键合于玻璃基底的上表面，且四个弧形内层驱动模态位移测量电极（41）和四个弧形内层检测模态位移测量电极（51）均位于圆环状内层谐振质量（11）和圆环状外层谐振质量（12）之间；四个弧形内层驱动模态位移测量电极（41）和四个弧形内层检测模态位移测量电极（51）围绕圆柱状中心锚点（21）的中心线对称分布且交错排列；四个弧形内层驱动模态位移测量电极（41）的中点位置与第一根第二直形梁段（31c）的首端、第三根第二直形梁段（31c）的首端、第五根第二直形梁段（31c）的首端、第七根第二直形梁段（31c）的首端一一正对；四个弧形内层检测模态位移测量电极（51）的中点位置与第二根第二直形梁段（31c）的首端、第四根第二直形梁段（31c）的首端、第六根第二直形梁段（31c）的首端、第八根第二直形梁段（31c）的首端一一正对；四个弧形内层驱动模态位移测量电极（41）的内侧面与圆环状内层谐振质量（11）的外侧面共同构成四个微电容器；四个弧形内层检测模态位移测量电极（51）的内侧面与圆环状内层谐振质量（11）的外侧面共同构成四个微电容器；

四个弧形外层驱动模态位移测量电极（42）和四个弧形外层检测模态位移测量电极（52）均键合于玻璃基底的上表面，且四个弧形外层驱动模态位移测量电极（42）和四个弧形外层检测模态位移测量电极（52）均位于圆环状内层谐振质量（11）和圆环状外层谐振质量（12）之间；四个弧形外层驱动模态位移测量电极（42）和四个弧形外层检测模态位移测量电极（52）围绕圆柱状中心锚点（21）的中心线对称分布且交错排列；四个弧形外层驱动模态位移测量电极（42）的中点位置与第一根第三直形梁段（32a）的尾端、第三根第三直形梁段（32a）的尾端、第五根第三直形梁段（32a）的尾端、第七根第三直形梁段（32a）的尾端一一正对；四个弧形外层检测模态位移测量电极（52）的中点位置与第二根第三直形梁段（32a）的尾端、第四根第三直形梁段（32a）的尾端、第六根第三直形梁段（32a）的尾端、第八根第三直形梁段（32a）的尾端一一正对；四个弧形外层驱动模态位移测量电极（42）的外侧面与圆环状外层谐振质量（12）的内侧面共同构成四个微电容器；四个弧形外层检测模态位移测量电极（52）的外侧面与圆环状外层谐振质量（12）的内侧面共同构成四个微电容器；

八对弧形内层控制电极（61）均键合于玻璃基底的上表面，且八对弧形内层控制电极（61）均位于圆柱状中心锚点（21）和圆环状内层谐振质量（11）之间；八对弧形内层控制电极（61）围绕圆柱状中心锚点（21）的中心线对称分布，且八对弧形内层控制电极（61）一一对应地对称分布于八根第二直形梁段（31c）的两侧；八对弧形内层控制电极（61）的外侧面与圆环状内层谐振质量（11）的内侧面共同构成八对微电容器；其中，与四个弧形内层驱动模态位移测量电极（41）位置对应的四对微电容器作为四对内层驱动模态激励电容，与四个弧形内层检测模态位移测量电极（51）位置对应的四对微电容器作为四对内层检测模态力反馈电容；

八对弧形外层控制电极（62）均键合于玻璃基底的上表面，且八对弧形外层控制电极（62）均位于圆环状外层谐振质量（12）的外部；八对弧形外层控制电极（62）围绕圆柱状中心锚点（21）的中心线对称分布，且八对弧形外层控制电极（62）一一对应地对称分布于八根第三直形梁段（32a）的两侧；八对弧形外层控制电极（62）的内侧面与圆环状外层谐振质量（12）的外侧面共同构成八对微电容器；其中，与四个弧形外层驱动模态位移测量电极（42）位置对应的四对微电容器作为四对外层驱动模态激励电容，与四个弧形外层检测模态位移测量电极（52）位置对应的四对微电容器作为四对外层检测模态力反馈电容。