[发明专利]一种切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺及其应用方法

权利要求书

1.一种切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺，其特征在于：包括由硅敏感结构（1）和玻璃电极板（2）组成的硅-玻璃双层结构，所述硅敏感结构（1）包括外部框架（10），所述外部框架（10）内设有耦合弹簧结构（11）以及通过耦合弹簧结构（11）相连的两个硅敏感子结构（12），两个硅敏感子结构（12）相对耦合弹簧结构（11）对称布置，所述硅敏感子结构（12）包括支撑梁（121）、四根悬臂梁（122）以及四个惯性质量块（123），所述四个惯性质量块（123）分别通过一根悬臂梁（122）连接到支撑梁（121）上，所述惯性质量块（123）上设有均匀分布的驱动梳齿（124），所述玻璃电极板（2）上设有驱动电极（20）、检测电极（21）以及电极焊盘（22），所述驱动电极（20）分别布置于驱动梳齿（124）的下方与惯性质量块（123）构成驱动电容，所述检测电极（21）布置于惯性质量块（123）的下方且与惯性质量块（123）构成检测电容，且两个硅敏感子结构（12）的检测电容组成双差分平板检测电容，所述电极焊盘（22）与驱动电极（20）、检测电极（21）连接导通。

2.根据权利要求1所述的切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺，其特征在于：所述耦合弹簧结构（11）由菱形环（111）和连接梁（112）组成，所述菱形环（111）的一对角分别与外部框架（10）相连、另一对角分别通过一根连接梁（112）与一个硅敏感子结构（12）相连。

3.根据权利要求2所述的切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺，其特征在于：所述菱形环（111）的一对角与外部框架（10）之间分别连接有折叠弹簧（113）。

4.根据权利要求3所述的切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺，其特征在于：所述折叠弹簧（113）包括一个T字形部件和两个环形部件，所述T字形部件两侧的端部各与一个环形部件相连，所述环形部件由端部相连的内外两个杯状部件组件，且外部的杯状部件的外侧与外部框架（10）相连、内部的杯状部件的杯底内侧中部与T字形部件一侧的端部相连。

5.根据权利要求1所述的切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺，其特征在于：所述外部框架（10）上位于支撑梁（121）的连接点外侧设有应力释放槽（125）。

6.根据权利要求1所述的切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺，其特征在于：所述硅敏感子结构（12）中的四个惯性质量块（123）分为围绕支撑梁（121）对称布置的两对惯性质量块（123），且两对惯性质量块（123）中位于支撑梁（121）同一侧的惯性质量块（123）之间呈轴对称布置且对称轴相对支撑梁（121）垂直布置。

7.根据权利要求1所述的切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺，其特征在于：所述外部框架（10）上设有多个锚点（13），所述外部框架（10）通过锚点（13）和玻璃电极板（2）锚接形成硅-玻璃双层结构。

8.根据权利要求6所述的切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺，其特征在于：所述硅敏感子结构（12）的支撑梁（121）中部与耦合弹簧结构（11）连接形成一体。

9.根据权利要求1所述的切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺，其特征在于：所述支撑梁（121）的横截面为矩形。

10.一种权利要求1～9中任意一项所述切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺的应用方法，其特征在于实施步骤包括：在通过驱动电极（20）驱动相对耦合弹簧结构（11）对称布置的两个硅敏感子结构（12）的同时，利用静电负刚度效应，通过对单个硅敏感子结构（12）上的四个检测电极（21）施加静电电压的方式来改变该硅敏感子结构（12）的刚度、从而减小该硅敏感子结构（12）对应的检测模态频率，使得切向驱动双差分蝶翼式硅微陀螺的驱动模态的频率处于两个硅敏感子结构（12）的检测模态频率之间。