[发明专利]驱动和感测平衡、全耦合3轴陀螺仪

说明书

本发明提供了具有完全耦合感测模式的示例性3轴(例如，GX、GY和GZ)线性和角动量平衡振动速率陀螺仪架构。实施例可以采用平衡驱动和/或平衡感测组件来减少引起的振动和/或部件间耦合。实施例可以包括两个用于GY感测模式的内框陀螺仪和一个用于GX感测模式和驱动系统耦合的外框陀螺仪或鞍形陀螺仪，耦合到两个内框陀螺仪或外框陀螺仪的驱动梭，以及耦合到用于GZ感测模式的内框陀螺仪的四个GZ验证质量块。组件可以从示例性整体结构中移除以制造单轴或双轴陀螺仪和/或可以配置成使得可以从示例性整体结构中将验证质量块的数量减少一半以制造半陀螺仪。其它实施例可以采用应力隔离框来减少封装引起的应力。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月21日提交的美国非临时专利申请序列号16/138,637的优先权，其标题为“驱动和感测平衡、全耦合3轴陀螺仪”，其公开内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明通常涉及角速度感测器(angular velocity sensor)，更具体地，本发明涉及包括制导质量块系统(guided mass system)的角速度感测器。

背景技术

通常使用振动速率陀螺仪(vibratory rate gyroscope)进行角速度感测。振动速率陀螺仪广泛地通过驱动感测器进入第一运动并测量感测器的第二运动来运作，该第二运动响应于该第一运动和待感测的角速度两者。

此外，传统的振动速率微机电系统(microelectromechanical system；MEMS)陀螺仪可能无法提供适当的解决方案，以降低对振动和部件间耦合(part-to-part coupling)的敏感性，降低悬浮力引起的同相位偏移(in-phase offset shift)，和/或降低对封装应力的敏感性。

因此，期望提供一种克服上述问题的系统和方法。本发明解决了这种需要。

上述缺陷仅旨在概述传统实施的一些问题，并非详尽无遗。传统实现和技术的其它问题，以及本文所描述的各个方面的相应优点，在检阅以下描述之后可以变得更加明显。

发明内容

以下是本说明书的简化摘要，以提供对本说明书某些方面的基本理解。此摘要不是对说明书的全面概述。其意在既不识别说明书的关键或关键元素，也不描绘说明书的任何实施例的特定范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化的形式呈现说明书的一些概念，作为后面更详细描述的前奏。

公开了一种线性和角动量平衡的3轴陀螺仪结构，用于更好的偏移稳定性、振动抑制和较低的部件间耦合。在非限制性实施例中，描述了一种线性和角动量平衡的3轴陀螺仪结构，其可以包括一个或多个内框(inner frame)陀螺仪、耦合到一个或多个内框陀螺仪的两个或多个驱动梭(drive shuttle)、耦合到内框陀螺仪的两个或多个验证质量块(proofmass)、和/或耦合到内框陀螺仪的一个或多个外框(outer frame)陀螺仪或鞍形(saddle)陀螺仪。

本文所述的各种实施例可有助于提供线性和角动量平衡的3轴陀螺仪结构，以获得更好的偏移稳定性、振动抑制和较低的部件间耦合。进一步的非限制性实施例可以指向与本文所描述的各种实施例相关联的方法。

下面更详细地描述这些和其它实施例。

附图说明

参考附图进一步描述各种非限制性实施例，其中：

图1为根据本发明的非限制性方面所示的示例性陀螺仪架构的非限制性实施例的功能框图；

图2示出了驱动运动中的示例性陀螺仪架构的非限制性实施例(例如，对应图10)的功能框图，其示出了本发明的进一步非限制性方面；

图3描绘了如本文所述的示例性陀螺仪架构的非限制性实施例的进一步方面；