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一种具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610878919.X

申请日:

2016.10.08

公开号:

太阳城集团CN106813654A

公开日:

2017.06.09

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01C 19/5621申请日:20161008|||公开
IPC分类号: G01C19/5621(2012.01)I 主分类号: G01C19/5621
申请人: 南京理工大学
发明人: 杨海波; 苏岩; 吴志强; 杨明明
地址: 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫200号
优先权:
专利代理机构: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 朱沉雁
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201610878919.X

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.07.04|||2017.06.09

法律状态类型:

太阳城集团实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明公开了一种具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,包括上层真空封装盖板、下层硅衬底和中层单晶硅片,中层单晶硅片上设有陀螺机械结构,所述陀螺机械结构的两个子结构对称分布在质量块连接机构和两个桁架与水平直梁的组合机构的两侧,第一U型梁沿子结构的长边设置,桁架与水平直梁的组合机构通过第一U型梁与子结构连接;直梁沿子结构宽度方向设置,用于连接子结构两侧的第一U型梁。本发明实现了驱动模态和检测模态的运动解耦,降低了陀螺输出的正交误差,同时也实现驱动模态与检测模态为第一阶模态和第二阶模态,有效抑制常见的驱动同向、检测同向和Z向模态等干扰模态,其陀螺性能好,一致性强,抗振动干扰能力强。

权利要求书

1.一种具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,其特征在于:包括上层真空
封装盖板、下层硅衬底和中层单晶硅片,中层单晶硅片上设有陀螺机械结构,所述陀螺机械
结构包括质量块连接机构(2)、两个子结构(1)、两个桁架与水平直梁的组合机构(3)、两个U
型梁组合梁(4)、八个第一U型梁(6)和四个直梁(12),所述两个子结构(1)对称分布在质量
块连接机构(2)和两个桁架与水平直梁的组合机构(3)的两侧,质量块连接机构(2)和两个
桁架与水平直梁的组合机构(3)呈直线分布,且质量块连接机构(2)位于两个桁架与水平直
梁的组合机构(3)之间,第一U型梁(6)沿子结构(1)的长边设置,且位于长边的两端,桁架与
水平直梁的组合机构(3)通过第一U型梁(6)与子结构(1)连接,U型梁组合梁(4)沿子结构
(1)的长边设置,且位于远离质量块连接机构(2)一侧的两个第一U型梁(6)的中间;直梁
(12)沿子结构(1)宽度方向设置,用于连接子结构(1)两侧的第一U型梁(6)。
2.根据权利要求1所述的具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,其特征在
于:位于子结构(1)同一侧的两个U型梁(6)开口方向相对。
3.根据权利要求1所述的具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,其特征在
于:所述质量块连接机构(2)包括一个水平第一直梁(203)、4个第二直梁(202)和4个第二U
型梁(201);水平直梁(203)的两端分别通过两个开口相对设置的第二U型梁(201)与子结构
(1)连接,4个第二直梁(202)对称分布在第一直梁(203)上,每根第二直梁(202)均有一端与
第一直梁(203)中心相连,两者夹角均为45°,另一端与上层真空封装盖板和下层硅衬底锚
固。
4.根据权利要求3所述的具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,其特征在
于:上述4个第二直梁(202)两两一组,对称分布在第一直梁(203)两侧,位于同一侧的两根
第二直梁(202)之间的夹角为90°。
5.根据权利要求3所述的具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,其特征在
于:所述两个开口相对设置的第二U型梁(202)的开口端相连。
6.根据权利要求1所述的具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,其特征在
于:所述桁架与水平直梁的组合机构(3)包括V型桁架(301)和水平直梁(302),V型桁架
(301)的顶点与水平直梁(302)中心连接,水平直梁(302)与质量块连接机构(2)同侧,V型桁
架(301)的两个自由端与第一U型梁(6)封闭端侧壁连接,水平直梁(302)两端均与上层真空
封装盖板和下层硅衬底锚固。
7.根据权利要求1所述的具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,其特征在
于:所述U型梁组合梁(4)包括两个第三U型梁(401),两个第三U型梁(401)开口端相连,连接
处外壁与上层真空封装盖板和下层硅衬底锚固。
8.根据权利要求1所述的具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,其特征在
于:所述子结构(1)包括检测模块、敏感框(13)、连接梁(11)、两个驱动模块,检测模块设置
在敏感框(13)内,敏感框(13)两端分别通过两根第五U形梁(14)与驱动模块连接;两个驱动
模块通过连接梁(11)相连,且连接梁(11)位于敏感框(13)的外侧;
所述驱动模块包括驱动框(7)、三个固定驱动电极(8a)、三个固定驱动检测电极(8b)、
若干个驱动梳齿、若干个驱动检测梳齿和若干个活动梳齿,三个固定驱动电极(8a)、三个固
定驱动检测电极(8b)、若干个驱动梳齿、若干个驱动检测梳齿和若干个活动梳齿均设置在
驱动框(7)内,驱动框(7)位于直梁(12)和第五U形梁(14)之间,固定驱动电极(8a)和固定驱
动检测电极(8b)间隔排列,固定驱动电极(8a)两端连接驱动梳齿,固定驱动检测电极(8b)
两端连接驱动检测梳齿;活动梳齿位于驱动框(7)上;
所述检测模块包括检测框(5)、第一固定检测电极(9a)、第二固定检测电极(9b)、四根
第四U形梁(10)、四根第六U形梁(15)、若干个固定检测梳齿和若干个活动检测梳齿,检测框
(5)设置在敏感框(13)内,检测框(5)两侧分别通过两根第六U形梁(15)与敏感框(13)连接,
检测框(5)两端分别通过两根第四U形梁(10)与上层真空封装盖板和下层硅衬底锚固,上固
定检测电极(9a)、固定检测电极(9b)、若干个固定检测梳齿和若干个活动检测梳齿均设置
在检测框(5)内,第一固定检测电极(9a)位于第二固定检测电极(9b)一端,第一固定检测电
极(9a)和第二固定检测电极(9b)两侧分别设有若干个固定检测梳齿,活动检测梳齿设置在
检测框(5)上,第一固定检测电极(9a)和第二固定检测电极(9b)分别与检测框(5)上的活动
梳齿行成差分的检测电容。
9.根据权利要求8所述的具有结构解耦能力的双质量块音叉角速率陀螺仪,其特征在
于:上述位于敏感框(13)同一端的两根第五U形梁(14)的封闭端相连,开口端分别朝向敏感
框(13)两侧;
上述位于检测框(5)同一侧的两根第六U形梁(15)的封闭端相连,开口端分别朝向检测
框(5)的两端;
上述位于检测框(5)同一端的两根第四U形梁(10)的封闭端相连,开口端分别朝向检测
框(5)的两侧,且通过开口端与上层真空封装盖板和下层硅衬底锚固。

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