CN113091722B 三軸微機械陀螺儀及角速度的測量方法 （瑞聲開泰科技(武漢)有限公司）

本發明提供了一種三軸微機械陀螺儀及角量塊能夠在所述驅動電極的驅動下在平行于基2陀螺儀接收到所述第一軸線方向的角速度時，四個所述質量塊均繞所述第二軸線翻轉運所述質量塊均沿第一軸線方向運動，所述第一質量塊的運動與所述第二質量塊的運動同3所述第一質量塊與所述第二質量塊均通過所述第一錨定件連接于所述基質量塊與所述第四質量塊均通過所述第二錨定件連所述第一質量塊和所述第二質量塊均以所述第一錨定件為擺述第三質量塊與所述第四質量塊均以所述第二錨定件為擺動中心進行錨定件擺動，所述第一解耦結構通過所述第五連接梁帶動所述質量塊繞所述錨定件擺動；第四連接梁和所述第一解耦結構不隨所述質量塊在所述連接組件還包括關于所述第二軸線對稱分布的第一連桿和第二所述第二連桿設置于所述第二質量塊與所述第四質量塊遠離所述兩個錨定件的一側，所述第一連接梁包括與所述連桿連接的固定部、以及與所述固定部49.根據權利要求7所述的三軸微機械陀螺儀，其特征測單元，所述Z軸檢測單元用于檢測所述三軸微機械陀螺儀在接收到同時垂直于所述第一軸線與所述第二軸線的第三軸線的角速度時四個所述質量塊的位置變化；所述Z軸檢測單檢測部檢測四個質量塊在哥氏力方向上的位置變化，并將位置變化轉換成電信號輸56微機械陀螺儀中的四個質量塊在任意方向角速度的檢測情況下，都能受到哥氏力的作用，[0018]圖5為第一種驅動模態下檢測第一軸線方向角速度時四個質量塊所受哥氏力的示[0019]圖6為第一種驅動模態下檢測第二軸線方向角速度時四個質量塊所受哥氏力的示[0020]圖7為第一種驅動模態下檢測第三軸線方向角速度時四個質量塊所受哥氏力的示[0021]圖8為第二種驅動模態下檢測第一軸線方向角速度時四個質量塊所受哥氏力的示[0022]圖9為第二種驅動模態下檢測第二軸線方向角速度時四個質量塊所受哥氏力的示[0023]圖10為第二種驅動模態下檢測第三軸線方向角速度時四個質量塊所受哥氏力的7械陀螺儀即MEMS陀螺儀，MEMS陀螺儀被普遍運用到各種便攜式電子設備比如手機、IPAD、[0036]所述振動部4包括兩兩對稱分布的四個質量塊，四個所述質量塊能夠在所述驅動測部6用于檢測每一所述質量塊在受到哥氏力后的所述位置變化，并將各所述質量塊的所及待測量的角速度方向有關。當輸入的角速度與質量塊在驅動模態下的運動方向平行時，8ω0繞圓心O(錨定件)的擺動時(擺動中心與該半圓環形質量塊的圓心O重合，即9第二質量塊42b與所述第四質量塊42d關于所述第一[0046]所述第一質量塊42a與所述第二質量塊42b之間具有第二軸線Y，所述第一質量塊[0047]所述第一軸線X與所述第二軸線Y垂直，所述三軸微機械陀螺儀100還包括同時垂三軸線Z構成空間直角坐標系，所述第一軸線X與所述第二軸線Y的交點為所述空間直角坐角速度時四個質量塊所受哥氏力的示意圖。具體的，所述驅動電極8驅動所述第一質量塊量塊均繞所述第二軸線Y翻轉運動，所述第一質量塊42a的翻轉與所述第二質量塊42b的翻量塊42a與第四質量塊42d以角速度ω0順時針擺動，第二質量塊42b與第三質量塊42c以角哥氏力的合力FK方向沿第三軸線Z正方向三質量塊42c與第四質量塊42d的整體形成反相的哥氏運動，可以實現第一軸線X的角速度y三質量塊42c的翻轉與所述第四質量塊42d的翻轉反相，所述第一質量塊42a的翻轉與所述y塊42b的哥氏運動反相，可以實現對第二軸線Y的差分檢測。第三質量塊42c和第四質量塊42d在哥氏力的作用下繞第二翻轉軸線D2翻轉，第三質量塊42c與第四質量塊42d的哥氏運[0053]當所述三軸微機械陀螺儀100接收到第三軸線Z方向的角速度ωz時，四個所述質量塊均沿第一軸線X方向運動，所述第一質量塊42a的運動與所述第二質量塊42b的運動同動。當向所述三軸微機械陀螺儀100輸入沿第三軸線Z方向ωz的角速度時,第一質量塊42a時四個質量塊所受哥氏力的示意圖，圖10為第二種驅動模態下檢測第三軸線Z方向角速度量塊42b同相擺動，所述驅動電極8驅動所述第三質量塊42c與所述第四質量塊42d同相擺[0056]當所述三軸微機械陀螺儀100接收到所述第一軸線X方向的角速度ωx時，四個所述質量塊均繞所述第二軸線Y翻轉運動，所述第一質量塊42a的翻轉與所述第二質量塊42b42a與第二質量塊42b以角速度ω0逆時針擺動，第三質量塊42c和第四質量塊42d以角速度42a所受哥氏力FK的方向沿第三軸線Z正方向，第一質量塊42a繞第二軸線Y向第三軸線Z正之間可以實現對第一軸線X方向角速度的差分檢測，第三質量塊42c與第四質量塊42d之間y[0057]當所述三軸微機械陀螺儀100接收到所述第二軸線Y方向的角速度ω時，四個所y述質量塊均繞各自的所述翻轉軸線進行翻轉運動，所述第一質量塊42a的翻轉與所述第二一質量塊42a與第二質量塊42b以角速度ω0逆時針擺動，第三質量塊42c和第四質量塊42d均沿所述第一軸線X方向運動，所述第一質量塊42a的運動與所述第二質量塊42b的運動反擺動。當向所述三軸微機械陀螺儀100輸入沿第三軸線Z方向ωz的角速度時,第一質量塊述兩個錨定件462包括沿第二軸線Y設置且關于所述第一軸線X對稱分布的第一錨定件462a連接于所述基底2，所述第三質量塊42c與所述第四質量塊42d均通過所述第二錨定件462b結構4412、連接錨定件462和第一解耦結構4412的第四連接梁4414以及連接第一解耦結構和第一解耦結構4412通過錨定件462所述第四連接梁4414與所述第一解耦結構4412繞所述錨定462件擺動，所述第一解耦結構4412通過所述第五連接梁4416帶動所述質量塊繞錨定件462擺動。當所述三軸微機械陀螺儀100接收到所述第一軸線X方向和所述第二軸線Y方向的角速度時，所述第五連接梁4416沿所述第三軸線Z方向形變，所述第四連接梁4414和所述第一解耦結構4412不隨所述質量[0066]請繼續參閱圖11。所述連接組件44還包括關于所述第二軸線Y對稱分布的第一連桿442a和第二連桿442b，所述第一連桿442a設置于所述第一質量塊42a與所述第三質量塊42c遠離所述兩個錨定件462的一側，所述第一連桿442a用于連接所述第一質量塊42a與所量塊42a與第三質量塊42c的反相運動。進而完成第三軸線Z的差分檢測，以確保檢測精確[0067]所述第二連桿442b設置于所述第二質量塊42b與所述第四質量塊42d遠離所述兩個錨定件462的一側，所述第二連桿442b用于連接所述第二質量塊42b與所述第四質量塊[0068]請繼續參閱圖11，所述連接組件44還包括用于連接所述連桿442與所述質量塊的連接梁443與第一質量塊42a連接，第一連桿442a通過第一連接梁443與第三質量塊42c連述連桿442連接的固定部4431、以及與所述固定部4431分隔并與所述質量塊連接的延伸部所述質量塊擺動。當所述三軸微機械陀螺儀100接收到第一軸線X方向和第二軸線Y方向的于檢測第三軸線Z角速度的檢測電極可以設置在第二耦合結構4441，以獲得穩定的檢測效述第二質量塊42b通過關于第一翻轉軸線D1對稱分布的兩個所述第二連接梁(445a和445b)連接，兩個所述第二連接梁(445a和445b)用于使所述第一質量塊42a的運動與所述第二質[0073]所述第三質量塊42c與所述第四質量塊42d通過關于所述第二翻轉軸線D2對稱分第三質量塊42c與第四質量塊42d之間的第二連接梁44件44還包括關于所述第二軸線Y對稱分布的兩個第三連接梁(446a和446b)，所述第一質量接梁446b用于使所述第二質量塊42b的運動與所述第四質量塊42d的運動相關聯，具體的，使所述第二質量塊42b和所述第四質量塊42d同相量塊42c進行同相或反相的哥氏運動時，第三連接梁446能聯系起兩個質量塊之間的運動，量塊的徑向延伸設置，同一所述第一解耦結構4412上的多個所述驅動電極8關于與所述第一解耦結構4412相對的各所述質量塊的翻轉軸線D對稱，其中，用于驅動所述第一質量塊42a擺動的所述驅動電極8與用于驅動所述第二質量塊42b上擺動的所述驅動電極8關于所述第二軸線Y對稱，用于驅動所述第三質量塊42c擺動的所述驅動電極8與用于驅動所述第四質量塊42d擺動的所述驅動電極8關于所述第二軸[0081]可以理解的是，驅動電極8a和8b驅動第一解耦結構4412擺動，所述第四連接梁4414用于連接第一解耦結構4412與錨定件462，使得第一解耦結構4412繞錨定件462擺動。第一解耦結構4412通過第五連接梁441多個Z軸檢測單元63，所述X軸檢測單元61用于檢測所述三軸微機械陀螺儀100在接收到第陀螺儀100在接收到第二軸線Y角速度時四個所述質量塊的位置變化，所述Z軸檢測單元63用于檢測所述三軸微機械陀螺儀100在接收到第三軸線Z角速度時四個所述質量塊的位置[0083]每一所述質量塊上設置有Y軸檢測單元62以及Z軸檢測單元63，所述X軸檢測單元述第二軸線Y的邊緣，所述Z軸檢測單元63設置于第二解耦結構4441靠近所述連桿442的側元61位于所述質量塊遠離所述第二軸線Y的邊緣，且X軸檢測單元61a和X軸檢測單元61b關檢測單元62a和Y軸檢測單元62b設置于靠近第二軸線Y的邊緣，且Y軸檢測單元62a和Y軸檢種對稱結構有利于實現三軸微機械陀螺儀對各軸角速