[发明专利]多轴共振加速度计

说明书

本发明涉及多轴共振加速度计。多轴共振加速度计基于检测一个或多个静电驱动谐振器质量块在加速度下由于静电间隙变化而引起的共振频率变化。具体而言，一个或多个谐振器质量块被配置成在与不同灵敏度轴(例如，X、Y和/或Z轴)相关联的不同方向上同时共振。通过一个或多个静电耦合感测电极监测每个谐振器质量块的运动。沿着特定的灵敏度轴的加速度引起相应的谐振器质量块和与该灵敏度轴相关的感测电极之间的静电间隙的微小变化，并且这种静电间隙的变化表现为谐振器谐振频率的微小变化，从中可以产生加速度计输出信号。

本申请是申请日为2016年10月14日，申请号为201680069861.2，发明名称为“多轴共振加速度计”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2015年10月20日提交的标题为多轴共振加速度计的美国专利申请第14/887,973号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明一般涉及谐振加速度计，并且更具体地涉及基于检测由于加速度下的静电间隙变化引起的一个或多个静电驱动的谐振器质量块的谐振频率变化的多轴共振加速度计。

背景技术

加速度计是一种将加速力转换为电子信号的传感器。加速度计用于各种设备和各种应用。例如，加速度计通常包括各种汽车系统，例如气囊展开和翻转检测。加速度计通常也被包括在许多计算机设备中，例如用于基于运动的感测(例如跌落检测)和控制(例如用于游戏的基于运动的控制)。

一般而言，MEMS(微机电系统)加速度计通常包括检测质量块和一个或多个用于感测由外部加速度引起的检测质量块的移动或位置变化的传感器。加速度计可配置为感测加速度的一个、两个或三个轴。典型地，检测质量块被配置在预定的器件平面中，并且灵敏度轴一般参考该器件平面。例如，沿平行于器件平面的轴感测到的加速度通常称为X或Y轴加速度，而沿垂直于器件平面的轴感测的加速度通常称为Z轴加速度。单轴加速度计可能被配置为仅检测X或Y轴加速度或者仅检测Z轴加速度。双轴加速度计可能配置为检测X轴和Y轴加速度，或者可能配置为检测X轴和Z轴加速度。三轴加速度计可能配置为检测X、Y和Z轴加速度。

发明内容

在某些实施方案中，提供多轴共振加速度计，包括：谐振器，包括配置在器件平面中的至少一个谐振器质量块；一组x轴驱动电极，被配置用于驱动所述器件平面中的至少一个谐振器质量块的x轴运动；一组y轴驱动电极，被配置用于驱动所述器件平面中的至少一个谐振器质量块的y轴运动；一组x轴感测电极，被配置用于基于在x轴加速度存在的情况下的静电弹簧调谐来感测所述至少一个谐振器质量块的x轴谐振频率的变化；和一组y轴感测电极，被配置为基于在y轴加速度存在的情况下的静电弹簧调谐来感测所述至少一个谐振器质量块的y轴谐振频率的变化。

在某些其他实施方案中，提供一种操作具有谐振器的多轴共振加速度计的方法，所述谐振器包括配置在器件平面中的至少一个谐振器质量块。所述方法包括：驱动所述至少一个谐振器质量块与所述器件平面中的x轴运动和y轴运动共振；基于在x轴加速度存在的情况下的静电弹簧调谐来感测所述至少一个谐振器质量块的x轴谐振频率的变化；和基于在y轴加速度存在的情况下的静电弹簧调谐来感测所述至少一个谐振器质量块的y轴谐振频率的变化。

在某些其他实施方案中，提供多轴共振加速度计，包括：谐振器，包括配置在器件平面中的至少一个谐振器质量块；构件，用于驱动所述至少一个谐振器质量块与所述器件平面中的x轴运动和y轴运动共振；构件，用于基于在x轴加速度存在的情况下的静电弹簧调谐来感测所述至少一个谐振器质量块的x轴谐振频率的变化；和构件，用于基于在y轴加速度存在的情况下的静电弹簧调谐来感测所述至少一个谐振器质量块的y轴谐振频率的变化。