[发明专利]一种基于隧道磁阻效应的微机械陀螺

权利要求书

1.一种基于隧道磁阻效应的微机械陀螺，其特征在于，包括：键合基体、永磁体及微陀螺角速度敏感体，所述键合基体几何中心处具有一凹槽，所述永磁体设置在上述凹槽中心位置；所述微陀螺角速度敏感体设置在永磁体相反于键合基体的一侧，并所述微陀螺角速度敏感体固定在键合基体上；

所述微陀螺角速度敏感体包括对应设置在凹槽上方的灵敏测量体，所述灵敏测量体上表面设有隧道磁敏电阻、通孔及置梁槽，所述隧道磁敏电阻位于灵敏测量体上表面中心，并与永磁体位置对应，所述通孔及置梁槽均匀布置在隧道磁敏电阻四周，所述灵敏测量体可在凹槽中进行水平方向及竖直方向的运动；

所述微机械陀螺应用公式C_水平＝R₁(C₁+C₃+C_j)来计算陀螺水平方向阻尼，应用公式C_竖直＝R₂(C₂+C₃+C_j)来计算陀螺竖直方向阻尼，其中R₁及R₂为经验系数，C₁为灵敏测量体与底板间的滑膜阻尼，C₂为灵敏测量体与底板间的压膜阻尼，C₃为热弹性阻尼；C_j为压膜阻尼与滑膜阻尼的耦合阻尼；

所述计算灵敏测量体与底板间的滑膜阻尼，所述计算灵敏测量体与底板间的压膜阻尼，所述计算热弹性阻尼；

应用计算灵敏测量体与底板间的压膜阻尼与滑膜阻尼的耦合阻尼，其中S为灵敏测量体面积，S_n为通孔面积，S₁为置梁槽面积，N为通孔数量，满足其中K为≥1的正整数，所述d为灵敏测量体与永磁体的间距，所述μ为气体的粘度系数所述m为灵敏测量体的质量，Q_T为热弹性阻尼的品质因数，ω为灵敏测量体的振动频率，L为灵敏测量体的长。

2.根据权利要求1所述的微机械陀螺，其特征在于，所述水平方向的经验系数R₁取值范围为2.0～2.1，竖直方向的经验系数R₂取值范围为1.0～1.12，灵敏测量体上下两侧面为正方形，并正方形面积S的取值范围为3000μm*3000μm～4000μm*4000μm，所述通孔为正方形通孔，并通孔面积S_n的取值范围为75μm*75μm～100μm*100μm，所述置梁槽为长方矩形，并面积S₁取值范围700μm*480μm～1000μm*650μm。

3.根据权利要求1所述的微机械陀螺，其特征在于，所述键合基体包括基板及垫层框体，所述垫层框体为方形中空框体，所述垫层框体下侧与基板键合连接并且共同形成方形凹槽；所述的永磁体为多层结构。

4.根据权利要求3所述的微机械陀螺，其特征在于，所述微陀螺角速率敏感体进一步包括：

定齿电极正极，所述的定齿电极正极为两个，分别置于垫衬框体左、右边框的上表面并粘结牢固，并且该正极上表面设定齿，并粘结牢固；

定齿电极负极，所述的定齿电极负极为灵敏测量体左、右两侧动齿的电极，所述定齿电极负极与定齿电极正极在同一平面，置于垫衬框体前、后边框上表面，粘结牢固，并且定齿电极负极的上表面设固定座，并粘结牢固；

组合梁，所述的组合梁由驱动梁、检测梁、连接块构成，用于连接固定座和灵敏测量体。

5.根据权利要求4所述的微机械陀螺，其特征在于，所述的定齿电极正极上设有定齿的基座；所述的定齿电极负极上设有所述的固定座，固定座有前、后两个，分别置于两个定齿电极负极上表面，并通过组合梁与灵敏测量体相连接；所述灵敏测量体上表面的隧道磁敏电阻通过隧道磁敏电阻引出线与隧道磁敏电阻引线焊盘相连；所述灵敏测量体上表面两侧对称位置设有两根反馈导线，反馈导线端部经组合梁与固定座上表面的反馈导线引线焊盘相连接；固定座与组合梁相连接部位的上表面设有隧道磁敏电阻引线焊盘和反馈导线引线焊盘。

6.根据权利要求4所述的微机械陀螺，其特征在于，所述的灵敏测量体为方形；所述的灵敏测量体前、后对称位置分别通过组合梁与固定座相连接；所述置梁槽设置在灵敏测量体的四角处，在所述灵敏测量体上设有隧道磁敏电阻及其引出线分布处分别设置通孔。