[发明专利]具有正交补偿结构的旋转速率传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个正交补偿结构的旋转速率传感器，该正交补偿结构包括至少一个第一电极和一个第二电极。在此，第二电极具有第一电极面和第二电极面，所述第一电极面和第二电极面相互对置地设置。第一电极设置在第一电极面与第二电极面之间的中间空间中。第一电极面或者第二电极面在其延伸上到第一电极具有不同的间距。

背景技术

旋转速率传感器在运行中具有驱动振动，以便基于科里奥利力在出现旋转运动时探测偏转。在微机械的旋转速率传感器中，由于加工误差导致驱动运动对传感器结构的探测运动的过响应。因此设置了所谓的正交补偿结构，以便补偿这种过响应并由此提高传感器的效能、尤其是分辨率或者降低信号噪声。在德国专利申请DE-10237411 A1中描述了一些正交补偿结构，这些正交补偿结构由于其几何结构调解动态的力作用。通过正交补偿结构也可以改善其它的旋转速率传感器结构，例如所谓的在DE-10203515A1中描述的紧凑结构。

现有技术的缺点是如下事实，即正交补偿力将一个合成力矩围绕z轴施加到科里奥利框架上，因为由于微机械结构在衬底上的不同位置存在杠杆臂并由此产生围绕z轴、垂直于衬底表面的转矩。

发明内容

本发明涉及一种具有至少一个正交补偿结构的旋转速率传感器，该正交补偿结构包括至少一个第一电极和一个第二电极。在此，第二电极具有第一电极面和第二电极面，所述第一电极面和第二电极面相互对置地设置。第一电极设置在第一电极面与第二电极面之间的中间空间中。第一电极面或者第二电极面在其延伸上到第一电极具有不同的间距。本发明的核心在于，第二电极的第一电极面与第二电极面在其延伸上相互间具有基本上相同的间距。

本发明的正交补偿结构有利地适用于正交补偿(在一些力f_a，b，c中合成)。此外，它还具有两个重要的其他优点。本发明的正交补偿结构在被补偿的微机械结构上不产生合成的转矩。本发明的正交补偿结构与现有技术相比在相同能效的情况下在衬底上需要更小的面积。在此，可以节省高达50％的面积。

有利的是，所述第一电极基本上构造成板状。本发明的一个有利构型提出，所述第二电极环形地或U形地包围第一电极。一个特别有利的构型提出，所述旋转速率传感器具有多个并排相邻设置的正交补偿结构。

其它的优点由从属权利要求中得出。

附图说明

图1示出现有技术中具有正交补偿结构的旋转速率传感器，

图2示出现有技术中的正交补偿结构的细节，

图3示出本发明的正交补偿结构的第一实施例，

图4A，B，C示出本发明的正交补偿结构的三个不同实施例。

具体实施方式

在附图中示出现有技术以及本发明的实施例，下面进行描述。

图1示出现有技术DE 10237411 A1中具有正交补偿结构(Quadraturkompensationsstrukturen)的旋转速率传感器。示出了旋转速率传感器的微机械结构的一半。主要示出具有驱动振动结构15的驱动框架10、设置在其中的具有正交补偿结构25的科里奥利框架20和设置在其中的具有探测电极35的探测框架30。驱动框架10通过弹簧借助于锚接机构这样地悬置在位于锚接机构下面的衬底1上，使得驱动质量可优选仅实施在第一方向上的或者按照第一轴(X轴)的平面内运动(平行于衬底平面)并且在垂直于第一轴的第二轴(Y轴)上的平面内运动被抑制。第一轴也称为驱动轴x；第二轴也称为探测轴y。探测框架30通过弹簧这样地悬置在衬底1的对面，使得该探测框架可优选实施仅在探测方向y上的平面内运动并且在驱动方向x上的运动被抑制。科里奥利框架20与驱动框架10和探测框架30利用弹簧这样连接，使得科里奥利元件相对于驱动质量可实施优选仅在探测方向上的平面内相对运动并且在驱动方向上的相对运动被抑制，以及使得科里奥利元件相对于探测元件可实施优选仅在x方向上的平面内相对运动并且在y方向上的相对运动被抑制，即是这样的，科里奥利元件不仅可实施驱动方向上的运动而且可实施探测方向上的运动。

在设计旋转速率传感器时，通过设计(通过选择合适的对称性)在衬底平面内部对于初级振动和次级振动预给出特殊的笛卡尔坐标系K＝(x，y)。应以理想的方式这样地设计质量分布和弹簧分布，使得对于初级振动和次级振动而言质量张量和弹簧刚度张量的主轴系精确地与K一致。