[发明专利]抑制干扰的微机电陀螺仪以及感测角速率的方法有效

专利信息
申请号: 201610509398.0 申请日: 2016-06-30
公开(公告)号: CN106931957B 公开(公告)日: 2020-09-08
发明(设计)人: C·瓦尔扎希纳;张环同;M·F·布鲁内托;G·I·安德森;E·D·斯文森;N·E·赫登斯蒂尔纳 申请(专利权)人: 意法半导体股份有限公司;意法半导体公司;意法半导体国际有限公司
主分类号: G01C19/5656 分类号: G01C19/5656;G01C19/5649
代理公司: 北京市金杜律师事务所 11256 代理人: 王茂华;张昊
地址: 意大利阿格*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 抑制 干扰 微机 陀螺仪 以及 感测角 速率 方法
【说明书】:

本公开涉及抑制干扰的微机电陀螺仪以及感测角速率的方法。其中,一种陀螺仪,包括:衬底(2);第一结构(11)、第二结构(12)和第三结构(10),弹性地耦合至衬底(2)并且可沿着第一轴(X)移动,第一和第二结构(11;12)相对于第一轴(X)布置在第三结构(10)的相对侧;驱动系统(4、16a、16b、20a、20b),被配置为彼此同相地以及与第三结构(10)反相地沿着第一轴(X)振荡第一和第二结构(11、12);第一、第二和第三结构(11、12、10)设置有感测电极(17a、21a)的相应集合,被配置为响应于衬底(2)关于垂直于第一轴(X)和第二轴(Y)的第三轴(Z)的旋转沿着垂直于第一轴(X)的第二轴(Y)偏移。

技术领域

发明涉及抑制干扰的微机电陀螺仪以及感测角速率的方法。

背景技术

如公知的,使用微机电系统(MEMS)被越来越广泛地用于各种技术领域,并且产生令人鼓舞的结果,尤其在用于大范围应用的惯性传感器、微集成陀螺仪和机电振荡器的制造中。

具体地,多种类型的MEMS陀螺仪是可用的,它们可以通过它们的复杂机电结构和操作模式来区分,但是在任何情况下都基于柯氏加速度的检测。在这种类型的MEMS陀螺仪中,质量(或质量系统)弹性地约束至衬底或定子,能够在相互垂直的驱动方向和感测方向上平移。通过控制设备,质量被设置为在驱动方向上以受控频率和振幅来振荡。

当陀螺仪以角速率绕着垂直于驱动方向和感测方向的轴转动时,由于驱动方向上的运动,质量经受柯氏力并在感测方向上移动。质量在感测方向上的位移通过角速率和驱动方向上的速率来确定,并且可以被转换为电信号。例如,质量和衬底可以电容性地耦合,使得电容取决于质量相对于衬底的位置。因此,质量在感测方向上的位移可以与角速率成比例的方式进行振幅调制的电信号的形式被检测,其中载体处于驱动质量的振荡频率。解调器的使用使得可以得到调制信号,由此得到瞬时角速率。

然而,在许多情况下,承载关于瞬时角速率的信息的加速信号还包含不被柯氏加速度确定的杂散分量形式的干扰。例如,传播至衬底的振动或者施加于其的外部力可以引起质量在感测方向上的位移或干扰驱动动作。这两种事件均会导致角速率的检测和改变的输出信号,尽管实际上衬底不经受任何旋转。

杂散分量的抑制是常见问题,并且对于一些应用来说尤其严重,诸如汽车行业。通过示例,在沿着直线路径的汽车行进中,陀螺仪的输出可被由不均匀道路表面引起的振动或冲击所影响。这些干扰不相应于陀螺仪的衬底的实际旋转,其中陀螺仪可刚性地耦合至汽车的车架,但是输出信号会反映杂散分量并表示不正确的角速率。

已经提出了多种解决方案,通常的目的都在于减小对外部干扰的灵敏度。这些解决方案中的许多都被证明在抑制干扰线性加速度和干扰关于旋转轴(其位于由驱动方向和感测方向限定的陀螺仪平面中)的角速度的不期望的效应方面是完全可靠的。然而,绕着垂直于陀螺仪平面的轴的旋转加速度会直接影响质量在感测平面内方向上的位移,因此干扰汽车应用中期望的外部角速率测量的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供微机电陀螺仪和感测角速率的方法,其能够克服或者至少缓解上面描述的限制。

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