[发明专利]静电驱动压电检测闭环控制微固体模态陀螺

权利要求书

1.一种静电驱动压电检测闭环控制微固体模态陀螺，包括：弹性微振子、静电驱动电极、参考振动感应电极、压电科氏力感应电极、静电力反馈电极，其中弹性微振子、静电驱动电极、参考振动感应电极、静电力反馈电极都是通过下表面固定，压电科氏力感应电极位于弹性微振子上表面，和弹性微振子形成固定联结；静电驱动电极、参考振动感应电极、静电力反馈电极位于弹性微振子周围，且侧壁均和弹性微振子侧壁之间有间隙，形成参考振动的驱动及检测，静电力反馈以抵消由科氏力激励的感应振动。

2.根据权利要求1所述的静电驱动压电检测闭环控制微固体模态陀螺，其特征是，所述弹性微振子是个方形结构，它是整个微固体模态陀螺的振动部件，弹性振子的下表面固定，四个侧面和周围的参考振动感应电极、科氏力感应电极形成检测电容，这些电容完成微固体模态陀螺的参考振动的检测以及感应振动的检测；弹性微振子的侧面和参考振动驱动电极形成驱动电容，以激励弹性微振子的参考振动；弹性微振子的侧面和静电力反馈电极形成驱动电容，产生的静电力以抵消科氏力激励的感应振动。

3.根据权利要求1或2所述的静电驱动压电检测闭环控制微固体模态陀螺，其特征是，所述弹性微振子采用导电的弹性材料或不导电的弹性材料，当采用不导电弹性材料时，它的表面制作一薄层导电的金属薄膜。

4.根据权利要求1或2所述的静电驱动压电检测闭环控制微固体模态陀螺，其特征是，所述的压电科氏力感应电极共有二个，它们位于弹性微振子的上表面，和弹性微振子形成固定联结，压电科氏力感应电极的长度方向和科氏力感应振动方向相平行，根据科氏力感应振动模态的特征，两个压电科氏力感应电极上的感应电压相位相差180度，两者感应电压做差分处理，可消除共模干扰电压，同时科氏力感应电压增倍，科氏力感应电压和外界在敏感方向上输入的角速率成正比。

5.根据权利要求1或者2所述的静电驱动压电检测闭环控制微固体模态陀螺，其特征是，所述的静电力反馈电极共有四个，位于弹性微振子的感应振动方向两侧，当压电电极检测到在感应振动方向上有振动时，在静电反馈电极上施加电压，以抵消科氏力产生的感应振动，这样在静电反馈电极上施加的反馈电压就会和微固体模态陀螺敏感轴上输入的角速率成正比，通过检测反馈电压大小就会获得外界输入的角速率。

6.根据权利要求1或者2所述的静电驱动压电检测闭环控制微固体模态陀螺，其特征是，所述弹性微振子有两个简并的工作振动模态，这两个工作振动模态的共振频率相同，弹性微振子上某一质点的模态振动方向在两个工作振动模态中是相互垂直，其中一个振动模态为参考振动模态，另外一个振动模态为感应振动模态，两个振动模态除了质点振动方向相垂直外，它们的振型是相同，针对某一振动模态来说，在某个时刻，弹性微振子的一个棱边为拉伸运动时，则与它相对的一个棱边为压缩运动。

7.根据权利要求1或者2所述的静电驱动压电检测闭环控制微固体模态陀螺，其特征是，所述微固体模态陀螺如果采用硅材料结构，则采用光刻工艺以及ICP-DRIE工艺结合牺牲层技术对微结构进行图形化，利用ICP-DRIE的高深宽比加工技术实现微小电容间隙的加工。

8.根据权利要求1或者2所述的静电驱动压电检测闭环控制微固体模态陀螺，其特征是，所述微固体模态陀螺如果采用金属材料结构，采用UV-LiGA或LiGA技术进行制作；作为驱动电极的压电薄膜利用制作好的压电材料采用贴片工艺制作，或采用sol-gel或浆料印刷工艺制作并图形化。