[发明专利]一种正交布置的多质量MEMS陀螺

说明书

本发明提供了一种正交布置的多质量MEMS陀螺，包括锚点单元、传感单元以及驱动单元；锚点单元包括位于一矩形中心的中心锚点子单元和四个分别位于矩形四角的角部锚点；传感单元包括四个呈框架结构且分别弹性连接于中心锚点子单元和各角部锚点之间并相互形成让位空间的检测质量块，以及四个分别位于各检测质量块内部的检测解耦件；驱动单元包括四个分别位于各让位空间内的驱动质量块，以及分别弹性连接于各驱动质量块的驱动解耦件。本发明的陀螺能够提高换能器的布置面积，并减小检测质量块的质量以提高哥式增益，从而提高陀螺仪的机械灵敏度。

【技术领域】

本发明涉及陀螺仪技术领域，尤其涉及一种正交布置的多质量MEMS陀螺。

【背景技术】

微机械陀螺仪，即MEMS(Micro Electro Mechanical systems)陀螺仪，是应用微机械加工技术与微电子工艺制作的一种微型角速度传感器。典型结构有音叉式、环式、嵌套环式、圆盘、半球陀螺等。MEMS质量分布式陀螺是一种新型的陀螺，此类陀螺和环形陀螺一样拥有退化模态，从而拥有高度对称性的驱动、检测模态，通过检测模态的能量计算角速度输入的大小。

现有技术中的质量分布式陀螺存在驱动/检测电容小，哥式增益不高的缺点，导致陀螺检测灵敏度不高，大大限制了陀螺的应用。

因此，有必要对现有技术进行改进，扩大陀螺驱动/检测电容的布置面积，同时提高陀螺的哥式增益，提供一种能够高灵敏度的多质量MEMS陀螺仪。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种正交布置的多质量MEMS陀螺，以解决现有技术中的质量分布式陀螺驱动/检测电容小，哥式增益不高的缺点，扩大陀螺驱动/检测换能器的布置面积，同时提高陀螺的哥式增益，以提高陀螺的灵敏度。

本发明的技术方案如下：

一种正交布置的多质量MEMS陀螺，包括锚点单元、弹性连接于所述锚点单元的传感单元、以及弹性连接于所述锚点单元和所述传感单元的驱动单元；

所述锚点单元包括位于一矩形中心位置的中心锚点子单元和四个分别位于所述矩形的四个角部位置的角部锚点；

所述传感单元包括四个呈框架结构且分别弹性连接于所述中心锚点子单元和各所述角部锚点之间并相互形成让位空间的检测质量块、以及四个分别位于各所述检测质量块的框架结构内部且弹性连接于对应的所述检测质量块的检测解耦件；

所述驱动单元包括四个分别位于各所述让位空间内的驱动质量块，以及分别弹性连接于各所述驱动质量块的驱动解耦件，所述驱动质量块位于所述矩形内，并与相邻的所述检测质量块弹性连接。

进一步地，所述中心锚点子单元包括位于所述矩形中心的耦合环，以及环绕所述耦合环布置的中心锚点。

进一步地，所述驱动解耦件包括分别位于各所述驱动质量块外侧的第一驱动解耦件，以及分别位于各所述驱动质量块与所述耦合环之间的第二驱动解耦件。

更进一步地，所述第一驱动解耦件位于所述矩形外，所述第一驱动解耦件外侧布置有第一换能器。

进一步地，所述耦合环的外壁顺着所述矩形的中心线方向向外延伸形成四个分别连接于各所述第二驱动解耦件的第一柔性梁，所述驱动质量块顺着所述矩形的中心线方向向内延伸形成连接于对应的所述第二驱动解耦件的第二柔性梁，所述第二驱动解耦件的两端朝向垂直于所述第一柔性梁和第二柔性梁的延伸方向向两侧延伸形成连接于所述中心锚点的第一弹性梁。

进一步地，所述第一驱动解耦件靠近对应的所述驱动质量块一侧的外壁朝向所述驱动质量块延伸成第一导向梁，所述第一导向梁的远离第一驱动解耦件端连接于所述驱动质量块。

进一步地，所述第一驱动解耦件的两端分别向内延伸形成连接于相邻的所述角部锚点的第三弹性梁。