[发明专利]一种基于反射式斜向莫尔条纹位移检测的微机械陀螺及其实现方法

权利要求书

1.一种基于反射式斜向莫尔条纹位移检测的微机械陀螺，其特征在于：包括结构层(1)和基底(2)，结构层(1)和基底(2)材料均为半导体材料；所述结构层(1)包括质量块(9)、挠性梁(7)、驱动装置和敏感移动梳齿(5)；质量块(9)通过挠性梁(7)悬置于基底(2)的锚点(8)之上，质量块(9)上连接有驱动装置，驱动装置在y方向，即陀螺的驱动方向上产生驱动力，从而带动质量块(9)沿y方向运动；敏感移动梳齿(5)也连接在质量块(9)上，它与置于基底(2)上的敏感固定梳齿(4)相应，两者在xoy平面上的投影成一定的角度θ重叠，0＜θ≤1°；同时敏感移动梳齿(5)在z方向的最低点高于敏感固定梳齿(4)的最高点，以形成两者之间的相对运动空间；敏感固定梳齿(4)的宽度为w₁，两个敏感固定梳齿(4)之间的间隙为g₁；敏感移动梳齿(5)的宽度为w₂，两个敏感移动梳齿(5)之间的垂直距离为g₂；他们之间满足关系式：w₁+g₁≠w₂+g₂；同时激光光源(3)的波长λ与梳齿之间的间隙以及梳齿的宽度之间的关系满足：0＜w₁+g₁≤10λ，0＜w₂+g₂≤10λ。

2.一种如权利要求1所述的基于反射式斜向莫尔条纹位移检测的微机械陀螺，其特征在于，所述的驱动装置为静电驱动梳齿。

3.一种如权利要求1所述的基于反射式斜向莫尔条纹位移检测的微机械陀螺，其特征在于，所述的驱动装置为电磁驱动装置。

4.一种如权利要求1所述的基于反射式斜向莫尔条纹位移检测的微机械陀螺的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：由激光光源(3)发出的单色光经聚光透镜(6)后变成平行光，照明微机械陀螺上的敏感固定梳齿(4)和敏感移动梳齿(5)，敏感固定梳齿(4)和敏感移动梳齿(5)构成一组测量光栅对，敏感固定梳齿(4)相当于指示光栅，敏感移动梳齿(5)相当于标尺光栅，当有光照射时，产生莫尔条纹；

步骤二：步骤一中产生的莫尔条纹被光电探测器(11)所接收，获得相应的电信号，将这个正弦波信号，经差动放大器放大后，由斯密特整形电路形成方波，再经微分电路变成前沿陡直的尖脉冲；

步骤三：步骤二中产生的尖脉冲经过整流电路让正方向或负方向的脉冲通过，然后进入电子计数器进行计数；

步骤四：输出移动的莫尔条纹数n；

步骤五：计算外界输入角速度Ω，其中F_e为驱动方向的驱动力，Q′_d为微机械陀螺驱动方向总的品质因数，k_x为微机械陀螺驱动方向总的刚度系数，Q′_s为微机械陀螺敏感方向总的品质因数，f′_s为微机械陀螺敏感方向的谐振频率，d为一个栅距，d＝w₂+g₂。