[发明专利]径向支撑体声波硅微陀螺仪

摘要

本发明公开了一种径向支撑体声波硅微陀螺仪，包括圆盘形状谐振子，侧向支撑臂，圆弧形驱动电极，具有位移放大机构的电容检测电极，检测电极固定凸台和基板。陀螺采用圆盘形状谐振子的2个面内四波幅波节频率匹配模态作为驱动模态和检测模态，陀螺的所有结构全部在<111>硅片上通过微机械电子加工工艺实现。陀螺利用在侧向支撑的方式支撑圆盘形状谐振子，通过静电驱动和三角放大机构放大检测模态的位移输出的方法测量角速度的输入，提高了陀螺的灵敏度，简化了体声波硅微陀螺的制作工艺，降低了生产成本，提高了陀螺的抗冲击能力，减小了陀螺的零偏，提高了陀螺的精度。

主权项

1.一种径向支撑体声波硅微陀螺仪，其特征在于：包括圆盘形状谐振子，侧向支撑臂，具有位移放大机构的电容检测电极，检测电极固定凸台，圆弧形驱动电极和基板；采用圆盘形状谐振子的两个面内四波幅波节频率匹配模态作为驱动模态和检测模态，驱动模态和检测模态具有相同的振型，且其径向振动正交，即驱动模态的波幅为检测模态的波节，驱动模态的波节为检测模态的波幅；侧向支撑臂共有四个，四个侧向支撑臂位于驱动模态径向振动的波节处，形状为长方体，侧向支撑臂一端同圆盘形状谐振子在半径方向固定连接，另一端同具有位移放大机构的电容检测电极固定；具有位移放大机构的电容检测电极由左右对称的两个三角形位移放大机构和两个电容极板组成，三角形位移放大机构为无下底边的等腰梯形结构，等腰梯形的两腰为弹性梁，上底边为刚性梁，等腰梯形两腰之间的夹角为钝角；三角形位移放大机构的上底边刚性梁和电容极板之间固定连接，电容极板平行于三角形位移放大机构的上底边刚性梁，两个三角形位移放大机构的两腰弹性梁通过两个刚性固定梁连接；具有位移放大机构的电容检测电极一端同侧向支撑臂固定连接，另一端和检测电极固定凸台固定连接，电容极板和检测电极固定凸台之间形成平行的电容间隙作为检测电容；具有位移放大机构的电容检测电极共有四个，电容极板和检测电极固定凸台之间的间隙为1‑10μm，具有位移放大机构的电容检测电极通过重离子掺杂的工艺提高其电导率；所述圆盘形状谐振子上开有关于圆心对称均匀分布的贯穿孔，可以通过改变孔的大小调节谐振子的刚度，圆盘形状谐振子通过重离子掺杂的工艺提高其电导率；所述圆弧形驱动电极和圆盘形状谐振子同心，圆弧形驱动电极位于圆盘形状谐振子驱动模态的波幅处，共有四个，圆弧形驱动电极和圆盘形状谐振子之间的间隙为1‑10μm，间隙的深宽比小于20:1，圆弧形驱动电极通过重离子掺杂的工艺提高其电导率。