[发明专利]旋转速率传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转速率传感器。

背景技术

已知的是，在可旋转的物体上安置旋转速率传感器，用于测量物体的旋转运动的旋转速率。旋转速率传感器通常具有两个能振动的质量，它们也可以被称为分振动器。这两个能振动的质量也可以被称为第一振动质量和第二振动质量，它们可以利用驱动器被驱动至相互反向的振动。也就是说，第一振动质量和第二振动质量相互错开180°相位地(逆平行地)振动。因此，第一振动质量和第二振动质量的振动运动通常也被称为相互反向的振动运动或者逆平行模式。

如果物体连同设置在其上的旋转速率传感器在两个振动质量被同时激励至其逆平行的振动运动时执行围绕不与振动质量的振动方向平行的旋转轴线的旋转运动，则科里奥利力作用于两个振动的振动质量上。通过科里奥利力使两个振动质量分别垂直于其振动方向偏转。由于两个振动质量的振动运动的逆平行性，两个振动质量在相反的方向上偏转。这种相反的振动方向也可以称为逆平行的检测振动。逆平行的检测振动可以电容式地获得并且利用分析处理电子装置换算成旋转速率。在此振动质量的偏转与作用于振动质量上的科里奥利力成比例。因此振动质量的偏转对应于物体的旋转运动的旋转速率。

例如由公开文献DE 10 2008 042 369 A1已知这种旋转速率传感器。

这种旋转速率传感器在现有技术中除了其两个有效模式、即驱动模式和检测模式以外还可能具有其它振动模式，即所谓的干扰模式。这些干扰模式在旋转速率传感器的运行中叠加并且可能导致错误信号。

发明内容

因此本发明的目的是，给出一种旋转速率传感器，它克服已知的缺陷并且尤其是有效地抑制干扰模式，由此避免错误信号。

这个目的利用如权利要求1所述的旋转速率传感器实现。本发明的有利扩展结构是从属权利要求的内容。

本发明包括以下构思：提供一种旋转速率传感器，它包括驱动装置、至少一个科里奥利元件和一个具有至少两个检测元件的检测装置。旋转速率传感器可以是例如微机械的旋转速率传感器。科里奥利元件尤其包括一个能振动的质量。科里奥利元件也可以称为科里奥利振动器。优选也可以设有多个科里奥利元件，尤其构成两个科里奥利元件。此外所述驱动装置这样与科里奥利元件连接，使得科里奥利元件执行振动。当构成多个、尤其两个科里奥利元件时，驱动装置与多个科里奥利元件这样连接，使得这些科里奥利元件执行反向的振动。尤其在两个科里奥利元件的情况下这两个科里奥利元件执行逆平行的共线的驱动振动。

根据本发明旋转速率传感器还包括耦联装置，该耦联装置使所述至少两个检测元件相互耦联。

此外所述旋转速率传感器包括一个与检测装置和科里奥利元件连接的另外的耦联装置。该耦联装置将科里奥利元件在振动平面中在与驱动振动正交的方向上的偏转耦联到检测装置上。因此，在科里奥利元件相应偏转时所述至少两个检测元件同样偏转。所述检测装置优选包括一个或多个检测电极，所述检测电极尤其与所述至少两个检测元件连接，使得检测元件的偏转也引起所述检测电极的偏转。该偏转可以例如利用一个相对于检测装置位置固定地设置的电极电容地检测，其中在此也可以设置多个位置固定地设置的电极。电容式检测尤其可以利用分析处理电子装置换算成旋转速率。位置固定地设置的电极也可以称为配对电极。检测元件相对于该或这些配对电极的偏转也可以称为差分偏转。

在以下实施形式中描述根据本发明的例如具有两个科里奥利元件的旋转速率传感器。但是本发明不局限于此。在最简单的情况下一个科里奥利元件就足够了。

对于下面的其它实施例，如下地定义三个空间轴、即x轴、y轴和z轴。y轴平行于两个科里奥利元件的振动，即，驱动装置激励两个科里奥利元件至逆平行的共线的沿着y轴的驱动振动。x轴与y轴正交并且在驱动振动平面中。z轴与x和y轴正交并且垂直于驱动振动平面。

如果旋转速率传感器也旋转，以至于形成具有垂直于振动平面的分量(即z向的分量)的旋转速率，则这种旋转速率导致力作用，该力作用引起两个科里奥利元件沿着x轴的逆平行的且非共线的偏转。这种偏转也可以称为检测振动。科里奥利元件参与该振动并且利用所述另外的耦联装置传递其运动到检测装置、尤其所述至少两个检测元件上。所述检测装置优选也可以称为检测振动器。因为根据本发明所述至少两个检测元件利用耦联装置相互耦联，所以所述至少两个检测元件的平行振动模式(即两个检测元件同向或同相振动)比所述两个检测元件的逆平行振动模式(即两个检测元件相互错开180°相位地振动)具有更高的频率。