[发明专利]微机械单振子三轴陀螺仪的驱动和检测装置

权利要求书

1.一种微机械单振子三轴陀螺仪的驱动和检测装置，包括单振子三轴陀螺仪、驱动模块和检测模块，驱动模块、检测模块和陀螺仪之间电连接，陀螺仪包括振子（1）和驱动电极（4、5、6、7），所述振子（1）用四根支撑梁（3）固定在万向节（2）上，所述振子（1）在x轴和y轴上进行弹性振动，所述万向节（2）为锚点，设置于振子（1）中心，振子（1）为x轴和y轴对称的圆环形或多边环形；所述驱动电极（4、5、6、7）和所述振子（1）构成x轴角振动谐振器和y轴角振动谐振器，所述驱动模块连接所述陀螺仪的所述驱动电极（4、5、6、7）和所述振子（1），所述驱动模块包括两个环路，其中，所述x轴角振动谐振器、跨阻放大器、带通滤波器和自动增益控制模块构成第一环路，所述y轴角振动谐振器、跨阻放大器、带通滤波器和自动增益控制模块构成第二环路，其中所述第一环路用于驱动所述x轴角振动谐振器作定频和定幅振动，所述第二环路用于驱动所述y轴角振动谐振器作定频和定幅振动，所述x轴角振动谐振器的振动频率与所述y轴角振动谐振器的振动频率不同，所述x轴角振动谐振器和所述y轴角振动谐振器的振幅恒定，所述第一环路、第二环路形成为闭环，所述两个环路之间电连接，所述检测模块用于检测出所述陀螺仪的角速度输出量；

所述振子（1）表面上设置有多个振子电极V_dc（12），在所述多个振子电极V_dc（12）上方排布多个固定电极（4、5、6、7、8、9、10、11），所述多个振子电极V_dc（12）与所述多个固定电极（4、5、6、7、8、9、10、11）一一对应，所述多个固定电极（4、5、6、7、8、9、10、11）包括四个驱动电极V_x+（4）、V_x-（5）、V_y+（6）、V_y-（7）和四个检测电极V_zx+（8）、V_zx-（9）、V_zy+（10）、V_zy-（11），所述驱动电极V_x+（4）、V_x-（5）、V_y+（6）、V_y-（7）和所述检测电极V_zx+（8）、V_zx-（9）、V_zy+（10）、V_zy-（11）相互交替分布，所述驱动电极V_x+（4）、V_x-（5）和所述振子（1）构成所述x轴角振动谐振器，用于所述振子（1）的x轴驱动，驱动所述振子（1）在所述x轴的振动，驱动电极V_y+（6）、V_y-（7）和振子构成一个y轴角振动谐振器，用于所述振子（1）的y轴驱动，驱动所述振子（1）在所述y轴的振动。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一环路的自动增益控制模块由整流器、低通滤波器、比例积分控制器组成，所述x轴角振动谐振器通过所述第一环路锁定振幅。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第二环路自动增益控制模块由整流器、低通滤波器、比例积分控制器组成，在所述第二环路的低通滤波器前输出输出量Zout。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述驱动模块驱动所述振子（1）时，产生输出量Zout、驱动谐振频率，当有将角速度输入时，所述检测电极V_zx+（8）、V_zx-（9）、V_zy+（10）、V_zy-（11）和所述多个振子电极V_dc（12）之间的电容产生相应的电容变化量ΔCzx+、ΔCzx-、ΔCzy+、ΔCzy-。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述电容变化量ΔCzx+、ΔCzx-、ΔCzy+、ΔCzy-和所述输出量Zout和所述驱动谐振频率经过所述检测模块处理后得到所述角速度输出量。