[发明专利]一种高抗振动型全对称MEMS陀螺仪传感器结构

说明书

本发明提出一种高抗振动型全对称MEMS陀螺仪传感器结构，传感器结构内、外框质量体分别由驱动轴电极稳定驱动，使其处于差分高频振荡，当有角速度信号输入时，内、外框质量体运动分别由敏感轴电极稳定检测并利用力反馈控制信号实现闭环控制。内、外框频率调节电极、正交补偿电极分别消除因加工误差等因数造成的质量体不对称，提高传感器结构工作效率。内、外框均具备独立陀螺仪效应及功能，合成差分的输出形式，有利提高输入信号的检测效率。该传感器结构能为MEMS陀螺仪信号处理电路提供抗干扰能力强，传感器信号强的基础器件，提升MEMS陀螺仪的性能和抗环境能力。

技术领域

本发明属于惯性传感器领域，特别涉及一种高抗振动型全对称MEMS陀螺仪传感器结构。

背景技术

MEMS陀螺仪传感器结构是MEMS陀螺仪的组成部分，作为MEMS陀螺仪测量载体转动角速度信号的执行结构。传感器结构在控制电路的控制下，会在角速度信号作用时，内部结构会在科里奥利力作用下发生位置变化，再由控制电路解算出角速度信号。现有的MEMS陀螺仪，传感器结构仅提供一组质量体及各功能电极梳齿结构，使得其频率调节、正交补偿仅局限于同一结构，使得MEMS陀螺仪精度难以提高，抗干扰能力差，限制其使用场景。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了改善频率调节和正交补偿单轴调节的缺陷，提供一种高抗振动型全对称MEMS陀螺仪传感器结构。

本发明的技术方案是：一种高抗振动型全对称MEMS陀螺仪传感器结构，包括内框质量体3，外框质量体13、内外框耦合梁结构15、锚点和梳齿结构，

所述梳齿结构包括固定梳齿和活动梳齿，其中固定梳齿分布在锚点上，活动梳齿分布在内框质量体3和外框质量体13上；

所述内框质量体3嵌套在外框质量体13中，并通过内外框耦合梁结构15进行连接；

外框质量体13和内框质量体3上分布若干活动梳齿，且活动梳齿分布位置和锚点上固定梳齿的分布位置相互对应；对应位置处的固定梳齿和活动梳齿相互插接排列，形成梳齿结构；

所述梳齿结构包括外框轴频率消除电极梳齿结构1、外框轴正交补偿电极梳齿结构7、外框驱动轴驱动电极梳齿结构9、外框驱动轴敏感电极梳齿结构11、外框敏感轴敏感电极梳齿结构16和外框敏感轴驱动电极梳齿结构17，以及内框轴频率消除梳齿结构2、内框敏感轴驱动电极梳齿结构4、内框敏感轴敏感电极梳齿结构5、内框轴正交补偿电极梳齿结构6、内框驱动轴驱动电极梳齿结构8和内框驱动轴敏感电极梳齿结构10；

所述外框质量体13上的活动梳齿包括外框轴频率消除电极活动梳齿、外框轴正交补偿电极活动梳齿、外框驱动轴驱动电极活动梳齿、外框驱动轴敏感电极活动梳齿、外框敏感轴敏感电极活动梳齿和外框敏感轴驱动电极活动梳齿；

所述内框质量体3上的活动梳齿包括内框轴频率消除活动梳齿、内框敏感轴驱动电极活动梳齿、内框敏感轴敏感电极活动梳齿、内框轴正交补偿电极活动梳齿、内框驱动轴驱动电极活动梳齿和内框驱动轴敏感电极活动梳齿；

所述内框质量体3的驱动轴与敏感轴的轴向为正交分布；

所述外框质量体13的驱动轴与敏感轴的轴向为正交分布。

本发明进一步的技术方案是：所述外框轴频率消除电极梳齿结构1和外框轴正交补偿电极梳齿结构7分布在外框质量体13的四角，外框敏感轴敏感电极梳齿结构16、外框敏感轴驱动电极梳齿结构17、外框驱动轴驱动电极梳齿结构9和外框驱动轴敏感电极梳齿结构11分布在外框质量体13框体边的中部。

本发明进一步的技术方案是：所述外框轴频率消除电极梳齿结构1在外框质量体13上对称布置，外框轴正交补偿电极梳齿结构7在外框质量体13上对称布置。