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1、(10)申请公布号 CN 103900548 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103900548 A (21)申请号 201410164249.6 (22)申请日 2014.04.22 G01C 19/5719(2012.01) (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 杨波 戴波 殷勇 邓允朋 王行军 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32204 代理人 肖明芳 (54) 发明名称 硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪 (57) 摘要 本发明公开一种硅微全解耦双质量双线振动 式陀螺仪包括基座、。
2、 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、 第二检测平行梁和若干 U 型折叠梁。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)。
3、发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103900548 A CN 103900548 A 1/2 页 2 1. 一种硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪， 其特征在于， 包括基座、 第一子结构 (1a)、 第二子结构 (1b) 和子结构连接装置， 第一子结构 (1a) 和第二子结构 (1b) 之间通过 子结构连接装置连接， 所述的第一子结构(1a)和第二子结构(1b)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 (3a)、 固定在基座上的第一固定基座 (10a1)、 固定在 基座上的第二固定基座 (10a2)、 固定在基座上的第三固定基座 (1。
4、0a3)、 固定在基座上的第 四固定基座 (10a4)、 第一驱动机构 (11a1)、 第二驱动机构 (11a2)、 第一检测机构 (15a1)、 第二检测机构 (15a2)、 第一驱动平行梁 (8a1)、 第二驱动平行梁 (8a2)、 第一检测平行梁 (9a1)、 第二检测平行梁 (9a2)、 第一固接 U 型折叠梁 (6a1)、 第二固接 U 型折叠梁 (6a2)、 第 三固接 U 型折叠梁 (7a2)、 第四固接 U 型折叠梁 (7a4)、 第五固接 U 型折叠梁 (6a4)、 第六固 接 U 型折叠梁 (6a3)、 第七固接 U 型折叠梁 (7a3)、 第八固接 U 型折叠梁 (7a1。
5、) ； 第一驱动机 构 (11a1) 通过第一固接 U 型梁 (8a1) 连接至第一固定基座 (10a1)、 第一驱动机构 (11a1) 通过第二固接 U 型梁 (6a2) 连接至第二固定基座 (10a2) ； 第二检测机构 (15a2) 通过第三 固接 U 型梁 (7a2) 连接至第二固定基座 (10a2)、 第二检测机构 (15a2) 通过第四固接 U 型 梁(7a4)连接至第三固定基座(10a3) ； 第二驱动机构(11a2)通过第五固接U型梁(6a4)连 接至第三固定基座 (10a3)、 第二驱动机构通过第六固接 U 型梁 (6a3) 连接至第四固定基座 (10a4) ； 第一检测机构。
6、 (15a1) 通过第七固接 U 型梁 (7a3) 连接至第四固定基座 (10a4)、 第 一检测机构 (15a1) 通过第八固接 U 型梁 (7a1) 连接至第一固定基座 (10a1) ； 第一驱动机 构 (11a1) 设置在质量块 (3a) 的一侧， 第二驱动机构 (11a2) 设置在质量块 (3a) 相对的另 一侧， 第一驱动机构 (11a1) 与质量块 (3a) 之间通过第一驱动平行梁 (8a1) 连接， 第二驱动 机构 (11a2) 与质量块 (3a) 之间通过第二驱动平行梁 (8a2) 连接， 以从一个驱动方向上驱 动该质量块 (3a) 在上振动 ； 第一检测机构 (15a1) 设。
7、置在质量块 (3a) 的一侧， 第二检测机 构 (15a2) 设置在质量块 (3a) 相对的另一侧， 第一检测机构 (15a1) 与质量块 (3a) 之间通 过第一检测平行梁 (9a1) 连接， 第二检测机构 (15a2) 与质量块 (3a) 之间通过第二检测平 行梁 (9a2) 连接， 以检测质量块 (3a) 在垂直于驱动方向上的质量块 (3a) 的振动。 2. 根据权利要求 1 所述的硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪， 其特征在于， 所述的 子结构连接装置连接包括第一 U 型折叠梁 (2a) 和第二 U 型折叠梁 (2b)， 第一子结构 (1a) 和第二子结构(1b)相互抵靠， 在两者紧邻。
8、的驱动机构的上端和下端分别设置有第一U型折 叠梁 (2a) 和第二 U 型折叠梁 (2b) 以连接第一子结构 (1a) 和第二子结构 (1b)。 3. 根据权利要求 1 所述的硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪， 其特征在于， 所述的 第一固定基座 (10a1)、 第二固定基座 (10a2)、 第三固定基座 (10a3)、 第四固定基座 (10a4) 分别设置于一正方形的四角， 质量块 (3a) 设置于该正方形的中央， 第一驱动机构 (11a1)、 第一检测机构(15a1)、 第二驱动机构(11a2)、 第二检测机构(15a2)分别设置于该正方形四 边的外侧， 其中第一驱动机构(11a1)和第二。
9、驱动机构(11a2)设置于相对两边的外侧， 第一 检测机构 (15a1) 与第二检测机构 (15a2) 设置于相对的另外两边的外侧。 4. 根据权利要求 1 所述的硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪， 其特征在于， 第一驱 动机构 (11a1) 和第二驱动机构 (11a2) 之间分别通过第一框架 (14a1) 和第二框架 (14a2) 连接， 所述的第一驱动机构(11a1)和第二驱动机构(11a2)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 (12a2)、 驱动反馈活动梳齿架 (12a1)、 设置于基座上 的驱动固定基座(10a7)、 设置于驱动固定基座上(10a7)的驱动。
10、固定梳齿(13a2)、 设置于基 权 利 要 求 书 CN 103900548 A 2 2/2 页 3 座上的驱动反馈固定基座(10a5)和设置于驱动反馈固定基座(10a5)上的驱动反馈固定梳 齿 (13a1)。 5. 根据权利要求 4 所述的硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪， 其特征在于， 所述的 第一检测机构 (15a1) 和第二检测机构 (15a2) 为微型检测电容机构， 所述的微型检测电容 机构包括第一活动检测梳齿架 (16a2)、 第二活动检测梳齿架 (16a1)， 第一检测梳齿固定基 座 (10a15) 和设置在第一检测梳齿固定基座 (10a15) 上的第一固定检测梳齿 (17a2。
11、)， 第二 检测梳齿固定基座(10a13)和设置在第二检测梳齿固定基座(10a13)上的第二固定检测梳 齿 (17a1)， 其中第一活动检测梳齿架 (16a2) 与第一固定检测梳齿 (17a2) 相配合构成第一 梳齿电容， 第二活动检测梳齿架 (16a1) 与第二固定检测梳齿 (17a1) 相配合构成第二梳齿 电容， 第一梳齿电容位于第二梳齿电容靠近质量块的一侧。 6. 根据权利要求 5 所述的硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪， 其特征在于， 所述 的角速度测量子结构还设置有公共电极引线 (19a)、 驱动输入引线 (20a1)、 驱动反馈引线 (21a1)、 检测信号引线正极 (22a1)、。
12、 检测信号引线负极 (22a2) ； 其中公共电极引线连通至 第一固定基座 (18a1) ； 驱动输入引线 (20a1) 连通至第一驱动机构的驱动固定梳齿 (13a2) 和 (12a6) ； 驱动反馈引线 (21a1) 连通至第一驱动机构的驱动反馈固定梳齿 (13a1) 和 (12a5) ； 检测信号引线正极 (22a1) 连通至第一检测机构的第一固定检测梳齿 (17a2) 和第 二检测机构的第二固定检测梳齿 (17a4) ； 检测信号引线负极 (22a2) 连通至第一检测机构 的第二固定检测梳齿 (17a1) 和第二检测机构的第一固定检测梳齿 (17a3)。 权 利 要 求 书 CN 103。
13、900548 A 3 1/8 页 4 硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪 技术领域 0001 本发明属于微电子机械系统和微惯性测量技术， 特别是一种硅微全解耦双质量双 线振动式陀螺仪。 背景技术 0002 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。 0003 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。
14、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。 发明内容 0004 发明目的 ： 本发明的目的在于。
15、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。 0005 技术方案 ： 本发明所述的一种硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪， 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。
16、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。
17、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， 说 明 书 CN 103900548 A 4 2/8 页 5 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。
18、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。 0006 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。 00。
19、07 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。 0008 进一步地， 所述的第一检测机构和第二检测机构为微型检测电容机构， 所述的微 型检测电容机构包括第一活动检测梳齿架、 第二活动检测梳齿架， 第一检测梳齿固定基座 和设置在第一检测梳齿固定基座上的第一固定检测梳齿， 第二检测梳齿固定基座和。
20、设置在 第二检测梳齿固定基座上的第二固定检测梳齿， 其中第一活动检测梳齿架与第一固定检测 梳齿相配合构成第一梳齿电容， 第二活动检测梳齿架与第二固定检测梳齿相配合构成第二 梳齿电容， 第一梳齿电容与第二梳齿电容平行布置， 且第一梳齿电容位于靠近质量块的一 侧。 0009 进一步地， 所述的角速度测量子结构还设置有公共电极引线、 驱动输入引线、 驱动 反馈引线、 检测信号引线正极、 检测信号引线负极 ； 其中公共电极引线连通至第一固定基 座 ； 驱动输入引线连通至第一驱动机构的驱动固定梳齿和第二驱动机构的驱动固定梳齿 ； 驱动反馈引线连通至第一驱动机构的驱动反馈固定梳齿和第二驱动机构的驱动反馈固。
21、定 梳齿 ； 检测信号引线正极连通至第一检测机构的第一固定检测梳齿和第二检测机构的第二 固定检测梳齿 ； 检测信号引线负极连通至第一检测机构的第二固定检测梳齿和第二检测机 构的第一固定检测梳齿。 0010 本发明与现有技术相比， 其有益效果是 ： (1) 两个子结构采用完全相同的框架式 结构， 左右对称布置， 实现了微陀螺仪在平面内的线运动， 使整个微陀螺受温度和应力的影 响近乎相同 ； (2) 在每个子结构内采用折叠梁和平行梁组合将驱动部分和检测部分分开， 实现了驱动部分和检测部分运动的完全解耦， 减小了交叉耦合的影响 ； (3) 采用折叠梁连 接左右两个子结构， 减小了左右部分之间的相互干。
22、扰， 运动时使两个子结构在驱动和检测 方向为相向的线运动， 保证了左右两个子结构运动频率的一致性 ； (4) 通过适当的引线方 式， 形成检测差动输出， 不仅可以消除基座沿检测轴向的加速度干扰信号， 由于温度等因素 说 明 书 CN 103900548 A 5 3/8 页 6 的影响也可通过差动输出减小到最低限度， 从而提高整个陀螺的信噪比 ； (5) 采用变重叠 面积的方式驱动和检测， 可以增大微陀螺仪的振动幅值， 能够显著提高驱动和检测模态的 品质因数， 并提高微陀螺仪的灵敏度 ； (6) 活动梳齿设置在梳齿架上， 可以有效利用空间， 方便布置梳齿 ； (7) 与基座连接的折叠梁均采用 U。
23、 型梁的结构， 能够有效降低加工引入的残 余应力， 使微陀螺工作在梁的线弹性变形范围内， 振动平稳， 增大运动幅度， 提高了检测灵 敏度。该发明中的设计在国内还没有相关、 相似的设计。 附图说明 0011 图 1 为是本发明硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪示意图 ； 0012 图 2 是本发明硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪的驱动机构示意图 ； 0013 图 3 是本发明硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪的检测机构示意图 ； 0014 图 4 是本发明硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪下层玻璃基座上的信号引线 示意图。 具体实施方式 0015 下面对本发明技术方案进行详细说明， 但是本发明的保护范。
24、围不局限于所述实施 例。 0016 实施例 1 ： 0017 结合图 1， 本发明硅微全解耦双质量双线振动式陀螺仪， 用于测量垂直于微陀螺结 构平面的输入角速度。微陀螺仪整体结构由两个部分构成， 包括制作有电信号引出线的玻 璃基座和置于玻璃基座上的微陀螺机械结构层。 微陀螺仪上层机械结构由一对完全相同的 第一子结构 1a、 第二子结构 1b 组成， 第一子结构 1a、 第二子结构 1b 左右对称分布， 并通过 第一 U 型折叠梁 2a、 第二 U 型折叠梁 2b 连接 ； 子结构 1a 通过第一固接 U 型折叠梁 6a1、 第 二固接 U 型折叠梁 6a2、 第三固接 U 型折叠梁 7a2、 。
25、第四固接 U 型折叠梁 7a4、 第五固接 U 型 折叠梁 6a4、 第六固接 U 型折叠梁 6a3、 第七固接 U 型折叠梁 7a3、 第八固接 U 型折叠梁 7a1 与内部的第一固定基座 10a1、 第二固定基座 10a2、 第三固定基座 10a3、 第四固定基座 10a4 相连， 同时第二子结构 1b 与第一子结构 1a 如图所示， 结构相同， 同样通过第一固接 U 型折 叠梁 6b1、 第二固接 U 型折叠梁 6b2、 第三固接 U 型折叠梁 7b2、 第四固接 U 型折叠梁 7b4、 第 五固接 U 型折叠梁 6b4、 第六固接 U 型折叠梁 6b3、 第七固接 U 型折叠梁 7b3。
26、、 第八固接 U 型 折叠梁7b1与内部的第一固定基座10b1、 第二固定基座10b2、 第三固定基座10b3、 第四固定 基座 10b4 相连， 其连接关系与第一子结构相同。本实施例中使用的基底为玻璃基底， 也可 使用硅、 聚合物等其它基底材料， 所有固定基座都安装在玻璃基底上的固定基座键合点上， 使上层的机械结构部分悬空在下层的玻璃衬底部分之上。 0018 以下以第一子结构 1a 为例进行说明。第一子结构 1a 由质量块 3a、 第一驱动机构 11a1 和第二驱动机构 11a2、 第一检测机构 15a1 和第二检测机构 15a2、 第一固接 U 型折叠 梁 6a1、 第二固接 U 型折叠梁。
27、 6a2、 第三固接 U 型折叠梁 7a2、 第四固接 U 型折叠梁 7a4、 第五 固接 U 型折叠梁 6a4、 第六固接 U 型折叠梁 6a3、 第七固接 U 型折叠梁 7a3、 第八固接 U 型折 叠梁 7a1、 第一驱动平行梁 8a1、 第二驱动平行梁 8a2、 第一检测平行梁 9a1、 第二检测平行 梁 9a2 和第一固定基座 10a1、 第二固定基座 10a2、 第三固定基座 10a3、 第四固定基座 10a4 说 明 书 CN 103900548 A 6 4/8 页 7 组成 ； 第一子结构 1a 的第一驱动区域 4a1、 第二驱动区域 4a2 分别布置在质量块 3a 的左右 两。
28、侧， 第一检测区域 5a1、 第二检测区域 5a2 分别布置在质量块 3a 的上下两侧 ； 第一驱动区 域 4a1 的第一驱动机构 11a1 和第二驱动区域 4a2 的第二驱动机构 11a2 分别通过第一驱动 平行梁 8a1、 第二驱动平行梁 8a2 与质量块 3a 相连接 ； 第一检测区域 5a1 的第一检测机构 15a1 和第二检测区域 5a2 的第二检测机构 15a2 分别通过第一检测平行梁 9a1、 第二检测平 行梁 9a2 与质量块 3a 相连接 ； 第一驱动机构 11a1 通过第一固接 U 型梁 6a1 连接至第一固 定基座 10a1、 第一驱动机构 11a1 通过第二固接 U 型。
29、梁 6a2 连接至第二固定基座 10a2 ； 第二 检测机构 15a2 通过第三固接 U 型梁 7a2 连接至第二固定基座 10a2、 第二检测机构 15a2 通 过第四固接 U 型梁 7a4 连接至第三固定基座 10a3 ； 第二驱动机构 11a2 通过第五固接 U 型 梁 6a4 连接至第三固定基座 10a3、 第二驱动机构通过第六固接 U 型梁 6a3 连接至第四固定 基座 10a4 ； 第一检测机构 15a1 通过第七固接 U 型梁 7a3 连接至第四固定基座 10a4、 第一检 测机构 15a1 通过第八固接 U 型梁 7a1 连接至第一固定基座 10a1。 0019 同样地， 对于。
30、第二子结构 1b 同样有， 第一子结构 1b 由质量块 3b、 第一驱动机构 11b1 和第二驱动机构 11b2、 第一检测机构 15b1 和第二检测机构 15b2、 第一固接 U 型折叠 梁 6b1、 第二固接 U 型折叠梁 6b2、 第三固接 U 型折叠梁 7b2、 第四固接 U 型折叠梁 7b4、 第 五固接 U 型折叠梁 6b4、 第六固接 U 型折叠梁 6b3、 第七固接 U 型折叠梁 7b3、 第八固接 U 型 折叠梁7b1、 第一驱动平行梁8b1、 第二驱动平行梁8b2、 第一检测平行梁9b1、 第二检测平行 梁 9b2 和第一固定基座 10b1、 第二固定基座 10b2、 第三。
31、固定基座 10b3、 第四固定基座 10b4 组成 ； 第一子结构 1b 的第一驱动区域 4b1、 第二驱动区域 4b2 分别布置在质量块 3b 的左右 两侧， 第一检测区域 5b1、 第二检测区域 5b2 分别布置在质量块 3b 的上下两侧 ； 第一驱动区 域 4b1 的第一驱动机构 11b1 和第二驱动区域 4b2 的第二驱动机构 11b2 分别通过第一驱动 平行梁 8b1、 第二驱动平行梁 8b2 与质量块 3b 相连接 ； 第一检测区域 5b1 的第一检测机构 15b1 和第二检测区域 5b2 的第二检测机构 15b2 分别通过第一检测平行梁 9b1、 第二检测平 行梁 9b2 与质量。
32、块 3b 相连接 ； 第一驱动机构 11b1 通过第一固接 U 型梁 6b1 连接至第一固 定基座 10b1、 第一驱动机构 11b1 通过第二固接 U 型梁 6b2 连接至第二固定基座 10b2 ； 第二 检测机构 15b2 通过第三固接 U 型梁 7b2 连接至第二固定基座 10b2、 第二检测机构 15b2 通 过第四固接 U 型梁 7b4 连接至第三固定基座 10b3 ； 第二驱动机构 11b2 通过第五固接 U 型 梁 6b4 连接至第三固定基座 10b3、 第二驱动机构通过第六固接 U 型梁 6b3 连接至第四固定 基座 10b4 ； 第一检测机构 15b1 通过第七固接 U 型梁。
33、 7b3 连接至第四固定基座 10b4、 第一检 测机构 15b1 通过第八固接 U 型梁 7b1 连接至第一固定基座 10b1。 0020 第一子结构1a中的第一驱动平行梁8a1、 第二驱动平行梁8a2完全相同， 一端与质 量块 3a 连接， 另一端分别和第一驱动机构 11a1、 第二驱动结构 11a2 连接 ； 子结构中的检测 平行梁组合第一检测平行梁 9a1、 第二检测平行梁 9a2 完全相同， 一端与质量块 3a 连接， 另 一端分别和第一检测机构 15a1 和第二检测机构 15a2 连接。第一驱动平行梁 8a1、 第二驱 动平行梁 8a2 组合与第一检测平行梁 9a1、 第二检测平行。
34、梁 9a2 组合将质量块 3a 在 X 轴和 Y 轴方向的运动进行了隔离。第一驱动机构 11a1、 第二驱动机构 11a2 被限制在 X 轴方向运 动， 子结构中的第一检测机构 15a1、 第二检测机构 15a2 被限制在 Y 轴方向运动。 0021 当工作时， 第一驱动机构 11a1、 第二驱动机构 11a2 在输入驱动信号的作用下通过 第一驱动平行梁 8a1、 第二驱动平行梁 8a2 带动质量块 3a 在 X 轴方向上来回振动。此时， 如 说 明 书 CN 103900548 A 7 5/8 页 8 果在 Z 轴方向上有角速度输入， 那么质量块 3a 将在 Y 轴方向上受到 X 轴振动时产。
35、生的科里 奥利力而产生在 Y 方向上的受迫振动。当 X 方向上的振动恒定时， Y 方向上受迫振动的科 里奥利力正比于 Z 轴方向上的输入角速度， 从而可以通过第一检测机构 15a1、 第二检测机 构 15a2 测量质量块 3a 在 Y 轴上的受迫振动的振幅得知 Z 轴方向上的输入角速度大小。 0022 微陀螺的驱动机构如图2所示， 由第一驱动机构11a1、 第二驱动机构11a2、 第一框 架 14a1、 第二框架 14a2 ； 第一驱动机构 11a1、 第二驱动机构 11a2 布置在质量块 3a 左右两 侧通过第一框架 14a1、 第二框架 14a2 连接。第一驱动机构与第二驱动机构对称设置，。
36、 但是 由于两驱动机构要对质量块产生同向的驱动力， 故在如图 2 所示设置的第一驱动机构和第 二驱动机构中， 均为右侧的梳齿结构作为驱动梳齿， 左侧的梳齿结构作为驱动反馈梳齿反 馈信号至驱动信号生成的电路中调节驱动信号频率， 以使整个装置处于最佳工作状态。以 下以第一驱动机构 11a1 为例具体说明， 本实施例中第一驱动机构 11a1 包括上下两个相同 的梳齿架结构， 然而也可以只设置一个梳齿架结构而不会影响本发明的实现。以下以上部 的梳齿架结构为例 ： 如图 2 所示， 各梳齿架平行排列且平行于质量块所在的正方形抵近的 一边， 自距离质量块由远及近依次为驱动反馈活动梳齿架 12a1、 驱动反。
37、馈固定梳齿 13a1、 驱动固定梳齿 13a2、 驱动活动梳齿架 12a2， 其中， 驱动固定梳齿 13a2 设置于驱动固定基座 上 10a7， 驱动反馈固定梳齿 13a1 设置于驱动反馈固定基座 10a5 上。通过在驱动固定梳齿 13a2 上施加带直流偏置的交流电压， 采用静电驱动方式来驱动质量块 3a 做间歇振动， 通过 驱动反馈固定梳齿 13a1 来检测驱动运动状况反馈调节驱动电路。其中下部梳齿架结构的 驱动反馈活动梳齿架 13a5、 驱动反馈固定梳齿 12a5、 驱动固定梳齿 12a6、 驱动活动梳齿架 13a6、 驱动固定基座 10a8 和驱动反馈固定基座 10a6 同样设置。第二驱。
38、动机构 11a2 中的上 部梳齿架的驱动反馈活动梳齿架 12a3、 驱动反馈固定梳齿 13a3、 驱动固定梳齿 13a4、 驱动 活动梳齿架 12a4、 驱动固定基座上 10a11、 驱动反馈固定基座 10a9 和下部梳齿架的驱动反 馈活动梳齿架12a7、 驱动反馈固定梳齿13a7、 驱动固定梳齿13a8、 驱动活动梳齿架12a8、 驱 动固定基座 10a12 和驱动反馈固定基座 10a10 也同样设置。 0023 第二子结构 1b 由第一驱动机构 11b1、 第二驱动机构 11b2、 第一框架 14b1、 第二 框架 14b2 ； 第一驱动机构 11b1、 第二驱动机构 11b2 布置在质量。
39、块 3b 左右两侧通过第一框 架 14b1、 第二框架 14b2 连接。第一驱动机构与第二驱动机构对称设置， 但是由于两驱动 机构要对质量块产生同向的驱动力， 故在如图 2 所示设置的第一驱动机构和第二驱动机构 中， 均为右侧的梳齿结构作为驱动梳齿， 左侧的梳齿结构作为驱动反馈梳齿反馈信号至驱 动信号生成的电路中调节驱动信号频率， 以使整个装置处于最佳工作状态。以下以第一驱 动机构 11b1 为例具体说明， 本实施例中第一驱动机构 11b1 包括上下两个相同的梳齿架结 构， 然而也可以只设置一个梳齿架结构而不会影响本发明的实现。以下以上部的梳齿架结 构为例 ： 如图 2 所示， 各梳齿架平行排。
40、列且平行于质量块所在的正方形抵近的一边， 自距离 质量块由远及近依次为驱动反馈活动梳齿架 12b1、 驱动反馈固定梳齿 13b1、 驱动固定梳齿 13b2、 驱动活动梳齿架12b2， 其中， 驱动固定梳齿13b2设置于驱动固定基座上10b7， 驱动反 馈固定梳齿 13b1 设置于驱动反馈固定基座 10b5 上。通过在驱动固定梳齿 13b2 上施加带 直流偏置的交流电压， 采用静电驱动方式来驱动质量块 3b 做间歇振动， 通过驱动反馈固定 梳齿 13b1 来检测驱动运动状况反馈调节驱动电路。为了实现两质量块 3a、 3b 的反相驱动， 驱动固定梳齿 13a2 和 13b2 上施加反相的交流信号。。
41、其中下部梳齿架结构的驱动反馈活动 说 明 书 CN 103900548 A 8 6/8 页 9 梳齿架 13b5、 驱动反馈固定梳齿 12b5、 驱动固定梳齿 12b6、 驱动活动梳齿架 13b6、 驱动固 定基座上 10b8 和驱动反馈固定基座 10b6 同样设置。第二驱动机构 11b2 中的上部梳齿架 的驱动反馈活动梳齿架 12b3、 驱动反馈固定梳齿 13b3、 驱动固定梳齿 13b4、 驱动活动梳齿 架 12b4、 驱动固定基座 10b11、 驱动反馈固定基座 10b9 和下部梳齿架的驱动反馈活动梳齿 架12b7、 驱动反馈固定梳齿13b7、 驱动固定梳齿13b8、 驱动活动梳齿架12。
42、b8、 驱动固定基座 10b12 和驱动反馈固定基座 10b10 也同样设置。 0024 微陀螺的检测机构如图 3 所示， 第一子结构 1a 的检测机构位于第一检测区域 5a1 和第二检测区域 5a2， 分别为位于第一检测区域 5a1 的第一检测机构 15a1 和位于第二检测 区域 5a2 的第二检测机构 15a2 ； 第一检测机构 15a1 和第二检测机构 15a2 布置在质量块 3a 上下两侧。第一检测机构 15a1 与第二检测机构 15a2 同样设置， 如图 3 所示本实施例中第 一检测机构 15a1 设置成左右相同的梳齿架结构。实际当中也可以只设置一个该种梳齿架 结构而不影响本发明的实。
43、现。其中左部的梳齿架结构包括四条平行的梳齿架， 平行于质量 块所在的正方形抵近的一边， 距离质量块由近及远依次为第一活动检测梳齿架 16a2、 第一 固定检测梳齿 17a2、 第二固定检测梳齿 17a1、 第二活动检测梳齿架 16a1， 其中第一固定检 测梳齿 17a2 设置在第一检测梳齿固定基座 10a15 上、 第二固定检测梳齿 17a1 设置在第二 检测梳齿固定基座 10a13 上， 其中第一活动检测梳齿架 16a2 与第一固定检测梳齿 17a2 相 配合构成第一梳齿电容， 第二活动检测梳齿架 16a1 与第二固定检测梳齿 17a1 相配合构成 第二梳齿电容， 第一梳齿电容位于第二梳齿电。
44、容靠近质量块的一侧。右侧的梳齿架结构对 称设置， 且同样设置有第一检测梳齿固定基座10a16和第二检测梳齿固定基座10a14。 对于 第二检测机构 15a2 同样设置有左侧梳齿架结构的第一活动检测梳齿架 16a3、 第一固定检 测梳齿 17a3、 第二固定检测梳齿 17a4、 第二活动检测梳齿架 16a4、 第一检测梳齿固定基座 10a17 和第二检测梳齿固定基座 10a19， 右侧的梳齿架结构对称设置， 且同样设置有第一检 测梳齿固定基座 10a18 和第二检测梳齿固定基座 10a20。 0025 对于第二子结构 1b 的检测机构位于第一检测区域 5b1 和第二检测区域 5b2， 分别 为位。
45、于第一检测区域 5b1 的第一检测机构 15b1 和位于第二检测区域 5b2 的第二检测机构 15b2， 第一检测机构 15b1 和第二检测机构 15b2 布置在质量块 3b 上下两侧。第一检测机构 15b1 与第二检测机构 15b2 同样设置， 如图 3 所示本实施例中第一检测机构 15b1 设置成左 右相同的梳齿架结构。实际当中也可以只设置一个该种梳齿架结构而不影响本发明的实 现。其中左部的梳齿架结构包括四条平行的梳齿架， 平行于质量块所在的正方形抵近的一 边， 距离质量块由近及远依次为第一活动检测梳齿架 16b2、 第一固定检测梳齿 17b2、 第二 固定检测梳齿 17b1、 第二活动检。
46、测梳齿架 16b1， 其中第一固定检测梳齿 17b2 设置在第一 检测梳齿固定基座 10b15 上、 第二固定检测梳齿 17b1 设置在第二检测梳齿固定基座 10b13 上， 其中第一活动检测梳齿架16b2与第一固定检测梳齿17b2相配合构成第一梳齿电容， 第 二活动检测梳齿架 16b1 与第二固定检测梳齿 17b1 相配合构成第二梳齿电容， 第一梳齿部 位于第二梳齿部靠近质量块的一侧。右侧的梳齿架结构对称设置， 且同样设置有第一检测 梳齿固定基座 10b16 和第二检测梳齿固定基座 10b14。对于第二检测机构 15b2 同样设置 有左侧梳齿架结构的第一活动检测梳齿架 16b3、 第一固定检。
47、测梳齿 17b3、 第二固定检测梳 齿 17b4、 第二活动检测梳齿架 16b4、 第一检测梳齿固定基座 10b17 和第二检测梳齿固定基 座 10b19， 右侧的梳齿架结构对称设置， 且同样设置有第一检测梳齿固定基座 10b18 和第二 说 明 书 CN 103900548 A 9 7/8 页 10 检测梳齿固定基座 10b20。 0026 玻璃基座如图 4 所示， 包括信号引线和金属硅 / 玻璃键合点。其中第一子结构 1a 的信号引线包括公共电极引线 19a、 驱动输入引线 20a1、 驱动反馈引线 21a1、 检测信号引线 正极 22a1、 检测信号引线负极 22a2， 各引线如图所示链。
48、接， 且公共电极引线连通至第一固 定基座 18a1 ； 驱动输入引线 20a1 连通至第一驱动机构的驱动固定梳齿 13a2 和 12a6 ； 驱动 反馈引线 21a1 连通至第一驱动机构的驱动反馈固定梳齿 13a1 和 12a5 ； 检测信号引线正极 22a1 连通至第一检测机构的第一固定检测梳齿 17a2 和第二检测机构的第二固定检测梳齿 17a4 ； 检测信号引线负极 22a2 连通至第一检测机构的第二固定检测梳齿 17a1 和第二检测 机构的第一固定检测梳齿 17a3。金属硅 / 玻璃键合点包括第一固定基座键合点 18a1、 第二 固定基座键合点 18a2、 第三固定基座键合点 18a3。
49、、 第四固定基座键合点 18a4， 驱动固定基 座键合点 18a7、 驱动固定基座键合点 18a8、 驱动固定基座键合点 18a11、 驱动固定基座键合 点 18a12， 驱动反馈固定基座键合点 18a5、 驱动反馈固定基座键合点 18a6、 驱动反馈固定基 座键合点 18a9、 驱动反馈固定基座键合点 18a10， 第二检测梳齿固定基座键合点 18a13、 第 二检测梳齿固定基座键合点 18a14、 第一检测梳齿固定基座键合点 18a15、 第一检测梳齿固 定基座键合点 18a16、 第一检测梳齿固定基座键合点 18a17、 第一检测梳齿固定基座键合点 18a18、 第二检测梳齿固定基座键合点 18a19、 第二检测梳齿固定基座键合点 18a20。 0027 第二子结构 1b 的信号引线包括公共电极引线 19b、 驱动输入引线 21b1、 驱动反馈 引线 20b1、 检测信号引线正极 22b1、 检测信号引线负极 22b2， 各引线如图所示链接， 且公共 电极引线连通至第三固定基座 18b3 ； 驱动输入引线 21b1 连通至第一驱动机构的驱动固定 梳齿 13b2 和 12b6 ； 驱动反馈引线 20b1 连通至第一驱动机构的驱动反馈固定梳齿 13b1 和 12b5 ； 检。