[发明专利]惯性测量模块及三轴加速度计

说明书

技术领域

本发明属于微机电(MEMS)领域，更准确地说，涉及一种微机电的惯性测量模块，本发明还涉及一种三轴加速度计。

背景技术

微机电加速度计是基于MEMS技术的惯性器件,用于测量物体运动的线运动加速度。它具有体积小、可靠性高、成本低廉、适合大批量生产等特点,因此具有广阔的市场前景,其应用领域包括消费电子、航空航天、汽车、医疗设备和武器等等。

目前三轴加速度计通常有两种实现方式，一种是拼凑的方法，将三个单轴结构或者一个双轴和一个单轴两个结构组合在一起实现三个轴向加速度的测量。第二种是采用单结构实现三轴加速度的测量。在单结构实现方案中一般通过偏心结构测量z轴加速度，在此种方案中除了z轴检测运动利用了结构的偏心特征，在平面内某一轴(如x轴或y轴)的检测运动也会受到结构偏心特征的影响，因而其运动实际为摆动而不是线运动，这种运动方式一方面会加剧轴间耦合，另一方面会减小电容变化量，从而大大降低了检测的精度。另外一个方面，在检测y轴加速度时，由于其结构的特点，也有可能使得其实际运动为摆动而不是线运动，进一步降低了检测的精度。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种惯性测量模块的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种惯性测量模块，包括：

基板，以及位于基板上作为下电极的第一极片，

悬空在基板上方的质量块；所述质量块上设有与第一极片组成Z轴检测电容的上电极；

用于连接基板和质量块的弹性梁，所述弹性梁包括位于X轴方向的两条第一弹性梁以及位于Y轴方向、并与两条第一弹性梁十字交叉连接的第二弹性梁，其中，第二弹性梁的两端连接在基板的锚点上，两条第一弹性梁的两端分别连接质量块；其中，所述两条第一弹性梁沿着质量块X轴方向的中线对称分布，所述第二弹性梁偏离质量块Y轴方向的中线；

所述质量块在Y轴、X轴方向上还分别设置有第一可动电极、第二可动电极；所述基板上设置有用于与第一可动电极、第二可动电极分别组成Y轴检测电容、X轴检测电容的第一固定电极、第二固定电极。

优选地，所述质量块设置有通孔，所述第一弹性梁连接在通孔两侧的侧壁上。

优选地，所述第一极片的数量有两个，对称分布在第二弹性梁的两侧。

优选地，所述第一可动电极和/或第二可动电极分别设置有两个，分别位于质量块相对的两侧。

优选地，第一可动电极与第一固定电极之间和/或第二可动电极与第二固定电极之间构成梳齿电容结构。

本发明的另一目的是提供一种三轴加速度计，包括两个结构对称的惯性测量模块；还包括将两个惯性测量模块中质量块的两侧分别连接起来的连接梁。

优选地，所述连接梁包括位于X轴方向上的横梁，还包括位于Y轴方向上、一端与横梁连接一端与质量块侧壁连接的纵梁；所述纵梁与第二弹性梁在一条直线上。

优选地，还设置有连接两条横梁的加强梁，其中，两个惯性测量模块中的第二弹性梁相对于加强梁对称分布。

优选地，所述加强梁设置有两个，两个加强梁平行设置，与横梁围成一矩形框。

优选地，还包括位于矩形框内的斜梁。

本发明的惯性测量模块，平面内的某一轴的运动不会受到结构偏心特性的影响。而且采用两条沿着质量块X轴方向中线对称的第一弹性梁连接质量块，无论质量块受到哪个方向的加速度，可以确保质量块不会沿着第一弹性梁发生偏转，质量块与第一弹性梁之间只会发生线运动，从而提高了检测的精度；而且也不会加剧轴间的耦合。

本发明的发明人发现，在现有技术中，当质量块受到某个轴方向的加速度时，质量块实际作出的是摆动动作，还不是预期的单独的线运动或单独的转动。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明惯性测量模块的结构示意图。

图2是图1中弹性梁的结构示意图。

图3是本发明三轴加速度计的结构示意图。

图4是图3中连接梁的结构示意图。

具体实施方式