[发明专利]具有校正单元的科里奥利陀螺仪及减小90°相位差偏离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有用于减小90°相位差偏离的校正单元的科里奥利陀螺仪、包括用于减小90°相位差偏离的校正单元的互相耦联的科里奥利陀螺仪的系统、以及用于减小90°相位差偏离的方法。

背景技术

科里奥利陀螺仪(振荡陀螺仪、旋转速度传感器)包括被用来振荡的单部件式但通常是多部件式的质量系统。为此，为了操作科里奥利陀螺仪，激发质量系统的第一振荡模式(激发振荡)。如果科里奥利陀螺仪在其敏感轴上遭受旋转运动，则产生的科里奥利力激发可直接或间接测得的质量系统的第二振荡模式，从而得到反映该第二振荡模式的读取信号。对读取信号进行分析来获取幅度的变化，幅度的变化是施加于科里奥利陀螺仪的旋转速度的度量。在根据闭环系统的科里奥利陀螺仪中，控制电路用于连续地将读取振荡的幅度复位到一个固定值，例如0，因此从为此所需的恢复力来推导出施加的旋转速度。

科里奥利陀螺仪的质量系统可构造为单部件或多部件质量系统。例如该质量系统具有两个质量部分(谐振器)，其通过弹性系统互相耦联且能够相对于彼此从事相对运动。在多部件质量系统中，制造公差可导致质量系统的互相耦联的质量部分，例如两部件单谐振器的两个谐振器，相对于彼此的不对准。不对准在科里奥利陀螺仪的读取信号中产生一个信号部分，该信号部分以90°相位差(90°相移)重叠于源自施加的旋转速度的实际信号部分。通常，90°相位差信号部分(90°相位差偏离、90°相位差信号、90°相位差误差)远大于来自期望的旋转速度解析的信号部分，使得两个信号部分难以分离。通过各信号部分之间大的差别，即使小的相移也会导致旋转速度信号中的清晰、显著的误差(0点误差，偏离)。

从DE 103 60 962 B4和DE 102 37 410 A1中得知一些方法，其中科里奥利质量部分由施加于特殊控制电极的电压旋转和/或偏移，以便减小90°相位差。

US 6,067,858描述了一种用于减小90°相位差偏离的结构，该结构由各个校正电极组成，其中各个电极之间必须具有对称的距离。此外，这些结构仅能用埋置氧化物的制造技术来实现。

发明内容

本发明的目的是，减小不对准对科里奥利陀螺仪中以及在由互相耦联的科里奥利陀螺仪组成的系统中的90°相位差偏离的影响，而不必旋转和/或偏移科里奥利质量且同时能够在制造工艺中免除埋置氧化物。

根据本发明，通过权利要求1所述的科里奥利陀螺仪、通过权利要求10所述的系统、以及通过权利要求17和21所述的方法来实现所述目的。从属权利要求分别给出优选的改进方案。

因此，科里奥利陀螺仪包括质量系统，其可被激发来平行于第一轴从事振荡。该质量系统可设置成一件式或板块至少两个质量部分。在多个质量部分系统的情况下，质量部分中的至少一个(科里奥利元件)这样来固定，使得通过围绕垂直于第一轴的敏感轴的旋转运动导致的所述质量部分的偏移可沿垂直于第一轴和敏感轴的第二轴进行检测。在闭环系统中质量部分的偏移可例如通过用于补偿该偏移的恢复力的产生来检测。

根据本发明的科里奥利陀螺仪还包括至少一个第一校正单元以及至少一个第二校正单元，它们各自包括多个固定校正电极和多个运动校正电极。固定校正电极在第一轴的方向上延伸且通过相应的锚固结构稳固地连接到基底，质量系统相对该基底悬挂以便是可动的。运动校正电极是质量系统的集成组成部分且可相对于基底运动。

该科里奥利陀螺仪例如包括被激发以沿着第一轴线从事线性振荡的第一质量部分(驱动框架)，以及与第一质量部分以可动方式连接的第二质量部分(科里奥利框架，科里奥利质量，检测框架)，该第二质量部分相对于第一质量部分这样连接，使得其可垂直于激发反向运动，从而可检测沿着科里奥利力的方向的可能的偏移运动，该科里奥利力由于施加旋转速度和激发运动而产生。在此，第二质量部分包括运动校正电极以及用于检测第二质量部分的偏移的一组检测电极，以及可选地用于恢复偏移的一组电极。