[发明专利]带有离轴弹簧系统的惯性传感器

说明书

提供一种带有离轴弹簧系统的惯性传感器。惯性传感器（20）包括配置为经历振荡运动的驱动质体（30）和联接到驱动质体的感测质体（32）。同轴扭力弹簧（58）耦接到感测质体，同轴扭力弹簧与旋转轴（22）处于相同位置。惯性传感器还包括离轴弹簧系统（60）。离轴弹簧系统包括离轴弹簧（68、70、72、74），每个都具有在感测质体上的移离旋转轴的位置处耦接到感测质体的连接接口（76）。同轴扭力弹簧和离轴弹簧系统一起使感测质体以与驱动质体的驱动频率实质上匹配的感测频率绕旋转轴振荡到平面外。

技术领域

本发明总体上涉及微机电系统（MEMS）器件。更特别地，本发明涉及在驱动和感测频率之间的匹配得到改善的MEMS惯性传感器。

背景技术

微机电系统（MEMS）技术近年来已得到广泛普及，因为它提供了一种利用常规批量半导体加工技术制造非常小的机械结构并将这些结构与电器件一起集成在单个衬底上的途径。MEMS的一个常见应用是传感器器件的设计和制作。微机电系统（MEMS）传感器器件广泛应用于诸如汽车、惯性制导系统、家用电器、游戏器件和各种器件的保护系统等的应用，以及许多其它工业、科学以及工程系统。

MEMS角惯性传感器可实现为感测绕一个或更多轴的角速度或角加速度。MEMS陀螺仪传感器，或称为“陀螺仪”、“角速率传感器”、“回转测试仪”、“陀螺测试仪”或“转速传感器”，是感测绕一个或多个轴的角速率或角速度的惯性传感器。一种这样的传感器，被称为“X轴”陀螺仪，配置为感测由于Coriolis加速度分量的影响而绕与陀螺仪衬底平行的轴的角旋转。角加速计是测量角速度的变化速度的加速计。

发明内容

示范性实施例提供一种惯性传感器，可包括：具有表面的衬底；驱动质体，配置为在与所述表面实质上平行的平面内经历振荡运动；感测质体，联接到所述驱动质体；同轴扭力弹簧，耦接到所述感测质体，所述同轴扭力弹簧与一旋转轴处于相同位置；以及离轴弹簧系统，具有连接接口，所述连接接口在所述感测质体上的移离所述旋转轴的位置处耦接到所述感测质体，其中所述同轴扭力弹簧和所述离轴弹簧系统使所述感测质体能够振荡到所述平面之外。

示范性实施例还提供一种惯性传感器，可包括：具有表面的衬底；感测质体，具有对称地位于旋转轴的相反两侧的第一外端和第二外端，所述感测质体包括中心开口；驱动质体，联接到所述感测质体并且位于所述中心开口中，所述驱动质体配置为在实质上平行于所述表面的平面内经历振荡运动；同轴扭力弹簧，耦接到所述感测质体，所述同轴扭力弹簧与所述旋转轴处于相同位置；以及离轴弹簧系统，包括设置在所述感测质体的所述第一外端处的第一离轴弹簧和设置在所述感测质体的所述第二外端处的第二离轴弹簧，所述第一离轴弹簧和所述第二离轴弹簧中的每个包括连接接口，所述连接接口在所述感测质体上的移离所述旋转轴的位置处耦接到所述感测质体，其中所述同轴扭力弹簧和所述离轴弹簧系统使所述感测质体能够绕所述旋转轴旋转到所述平面外。

附图说明

结合附图并参阅具体实施方式以及权利要求，可获得对本发明更完整的理解。附图中，类似的附图标记始终表示相似的元件。

图1示出根据一实施例的陀螺仪传感器的顶视图；

图2示出图1的陀螺仪传感器的侧视概念图；

图3示出根据一替选实施例的陀螺仪传感器的顶视图；

图4示出根据一替选实施例的双轴陀螺仪传感器的顶视图；以及

图5示出根据另一替选实施例的双轴陀螺仪传感器的顶视图。

具体实施方式