[发明专利]具有干扰模式的抑制的MEMS设备以及相应的运行方法

说明书

本发明涉及一种MEMS设备以及一种相应的运行方法。所述MEMS设备配备有能振动的微机械系统(100)，该能振动的微机械系统能够以多个使用模式激励，其中，所述能振动的微机械系统(100)具有至少一个系统部件(1)，该系统部件由于所述使用模式的叠加能够以至少一个寄生干扰模式激励。设置有补偿装置(50)，所述补偿装置构型成，使得所述补偿装置通过将电磁相互作用(W)施加到所述系统部件(1)上来抵抗所述寄生干扰模式。

技术领域

本发明涉及一种MEMS设备以及相应的运行方法。

背景技术

虽然也能够使用任意的光学设备和系统，但本发明和基于本发明的问题参照微机械转速传感器设备来阐释。

很长时间以来，具有能振动的微机械结构的转速传感器(回转仪)使用在汽车领域和用于测量元件的消费电子部件中。此外，这种能振动的微机械结构使用在微镜的当前发展中，所述微镜使用在例如用于激光雷达的微投影仪和微扫描仪中。

具有两个敏感轴的转速传感器例如在WO 2009/059639 A1中公开。具有共振运行的微镜例如在WO 2013/091939 A1中公开。

这些应用和类似应用使用能振动的微机械结构，所述能振动的微机械结构具有振动模式(固有模式或使用模式)，所述振动模式用于常规的功能。转速传感器例如使用驱动模式，以便将探测结构置于共振振动中。然后该转速传感器又借助于探测模式探测在测量出现的科里奥利加速度期间的转速。微镜使用确定的振动模式，以便使微镜以确定的方式偏移。

在此，能振动的微机械结构的驱动静电地或压电地进行，但也已知另外的驱动、如电磁的或动力的驱动。

但是，如在上面提到的系统或类似系统中使用的能振动的微机械结构除了希望的使用模式(例如用于驱动和探测)之外原则上具有(可数的)无穷多的振动模式，在所述振动模式中的一些振动模式可能导致不希望的、干扰的效应。

因此，转速传感器总是又示出在其偏移行为方面的不希望的特性、如所谓的偏移跃迁。当除了使用模式之外也激励出一个或多个另外的寄生干扰模式时，所述寄生干扰模式由于其振动方式导致在探测信号中的干扰，那么出现这些效应。在微镜中例如会出现：微镜的较大偏移在确定的情况下是不可能的，因为驱动能量进入到另外的寄生干扰模式中并且激励出干扰振动。这些干扰振动甚至可能会导致不期望的机械撞击或在最差的情况下会导致结构断裂。

至今通过以下方式避免所述缺点：在能振动的微机械结构的设计中防止寄生干扰模式刚好定位在驱动频率的整数倍数上。由此避免寄生干扰模式通过驱动频率的谐波(整数倍)的激励。但在实践中必须强调说明，由于制造公差不能保证，驱动频率的倍数保持没有寄生干扰模式。寄生干扰模式的频率在制造公差上的统计分配经常这样宽，使得在多个样本上在一些样本中仍然遇到寄生干扰模式的共振频率并且在确定情况下在这些样本中激励出寄生干扰振动并且引起相应的问题。

同样地，在任何设计中也可能在模式谱中存在内部共振。三模式(三波)混合和四模式(四波)混合例如属于此。尤其当所述模式的振动频率满足确定的、被称为内部共振条件的数学关系时，这些内部共振可以通过非线性激励出。对于三模式混合的示例，内部共振条件通过f₁+f₂≌f₃得出，其中，f₁、f₂和f₃表明振动模式的共振频率。数学条件满足得越差，寄生模式通过非线性的激励越难发生。因此能够得到设计措施，但所述设计措施由于制造公差又不能防止出现寄生干扰模式。

发明内容

基于本发明的思想在于，借助于补偿装置抵抗不希望的寄生振动，所述补偿装置将电磁相互作用施加到一个或多个相关的系统部件上。

在这方面，电磁相互作用理解为用于静力的和动力的、电的、磁性的或电磁的相互作用的广义术语。