CN113091722B 三轴微机械陀螺仪及角速度的测量方法 （瑞声开泰科技(武汉)有限公司）

本发明提供了一种三轴微机械陀螺仪及角量块能够在所述驱动电极的驱动下在平行于基2陀螺仪接收到所述第一轴线方向的角速度时，四个所述质量块均绕所述第二轴线翻转运所述质量块均沿第一轴线方向运动，所述第一质量块的运动与所述第二质量块的运动同3所述第一质量块与所述第二质量块均通过所述第一锚定件连接于所述基质量块与所述第四质量块均通过所述第二锚定件连所述第一质量块和所述第二质量块均以所述第一锚定件为摆述第三质量块与所述第四质量块均以所述第二锚定件为摆动中心进行锚定件摆动，所述第一解耦结构通过所述第五连接梁带动所述质量块绕所述锚定件摆动；第四连接梁和所述第一解耦结构不随所述质量块在所述连接组件还包括关于所述第二轴线对称分布的第一连杆和第二所述第二连杆设置于所述第二质量块与所述第四质量块远离所述两个锚定件的一侧，所述第一连接梁包括与所述连杆连接的固定部、以及与所述固定部49.根据权利要求7所述的三轴微机械陀螺仪，其特征测单元，所述Z轴检测单元用于检测所述三轴微机械陀螺仪在接收到同时垂直于所述第一轴线与所述第二轴线的第三轴线的角速度时四个所述质量块的位置变化；所述Z轴检测单检测部检测四个质量块在哥氏力方向上的位置变化，并将位置变化转换成电信号输56微机械陀螺仪中的四个质量块在任意方向角速度的检测情况下，都能受到哥氏力的作用，[0018]图5为第一种驱动模态下检测第一轴线方向角速度时四个质量块所受哥氏力的示[0019]图6为第一种驱动模态下检测第二轴线方向角速度时四个质量块所受哥氏力的示[0020]图7为第一种驱动模态下检测第三轴线方向角速度时四个质量块所受哥氏力的示[0021]图8为第二种驱动模态下检测第一轴线方向角速度时四个质量块所受哥氏力的示[0022]图9为第二种驱动模态下检测第二轴线方向角速度时四个质量块所受哥氏力的示[0023]图10为第二种驱动模态下检测第三轴线方向角速度时四个质量块所受哥氏力的7械陀螺仪即MEMS陀螺仪，MEMS陀螺仪被普遍运用到各种便携式电子设备比如手机、IPAD、[0036]所述振动部4包括两两对称分布的四个质量块，四个所述质量块能够在所述驱动测部6用于检测每一所述质量块在受到哥氏力后的所述位置变化，并将各所述质量块的所及待测量的角速度方向有关。当输入的角速度与质量块在驱动模态下的运动方向平行时，8ω0绕圆心O(锚定件)的摆动时(摆动中心与该半圆环形质量块的圆心O重合，即9第二质量块42b与所述第四质量块42d关于所述第一[0046]所述第一质量块42a与所述第二质量块42b之间具有第二轴线Y，所述第一质量块[0047]所述第一轴线X与所述第二轴线Y垂直，所述三轴微机械陀螺仪100还包括同时垂三轴线Z构成空间直角坐标系，所述第一轴线X与所述第二轴线Y的交点为所述空间直角坐角速度时四个质量块所受哥氏力的示意图。具体的，所述驱动电极8驱动所述第一质量块量块均绕所述第二轴线Y翻转运动，所述第一质量块42a的翻转与所述第二质量块42b的翻量块42a与第四质量块42d以角速度ω0顺时针摆动，第二质量块42b与第三质量块42c以角哥氏力的合力FK方向沿第三轴线Z正方向三质量块42c与第四质量块42d的整体形成反相的哥氏运动，可以实现第一轴线X的角速度y三质量块42c的翻转与所述第四质量块42d的翻转反相，所述第一质量块42a的翻转与所述y块42b的哥氏运动反相，可以实现对第二轴线Y的差分检测。第三质量块42c和第四质量块42d在哥氏力的作用下绕第二翻转轴线D2翻转，第三质量块42c与第四质量块42d的哥氏运[0053]当所述三轴微机械陀螺仪100接收到第三轴线Z方向的角速度ωz时，四个所述质量块均沿第一轴线X方向运动，所述第一质量块42a的运动与所述第二质量块42b的运动同动。当向所述三轴微机械陀螺仪100输入沿第三轴线Z方向ωz的角速度时,第一质量块42a时四个质量块所受哥氏力的示意图，图10为第二种驱动模态下检测第三轴线Z方向角速度量块42b同相摆动，所述驱动电极8驱动所述第三质量块42c与所述第四质量块42d同相摆[0056]当所述三轴微机械陀螺仪100接收到所述第一轴线X方向的角速度ωx时，四个所述质量块均绕所述第二轴线Y翻转运动，所述第一质量块42a的翻转与所述第二质量块42b42a与第二质量块42b以角速度ω0逆时针摆动，第三质量块42c和第四质量块42d以角速度42a所受哥氏力FK的方向沿第三轴线Z正方向，第一质量块42a绕第二轴线Y向第三轴线Z正之间可以实现对第一轴线X方向角速度的差分检测，第三质量块42c与第四质量块42d之间y[0057]当所述三轴微机械陀螺仪100接收到所述第二轴线Y方向的角速度ω时，四个所y述质量块均绕各自的所述翻转轴线进行翻转运动，所述第一质量块42a的翻转与所述第二一质量块42a与第二质量块42b以角速度ω0逆时针摆动，第三质量块42c和第四质量块42d均沿所述第一轴线X方向运动，所述第一质量块42a的运动与所述第二质量块42b的运动反摆动。当向所述三轴微机械陀螺仪100输入沿第三轴线Z方向ωz的角速度时,第一质量块述两个锚定件462包括沿第二轴线Y设置且关于所述第一轴线X对称分布的第一锚定件462a连接于所述基底2，所述第三质量块42c与所述第四质量块42d均通过所述第二锚定件462b结构4412、连接锚定件462和第一解耦结构4412的第四连接梁4414以及连接第一解耦结构和第一解耦结构4412通过锚定件462所述第四连接梁4414与所述第一解耦结构4412绕所述锚定462件摆动，所述第一解耦结构4412通过所述第五连接梁4416带动所述质量块绕锚定件462摆动。当所述三轴微机械陀螺仪100接收到所述第一轴线X方向和所述第二轴线Y方向的角速度时，所述第五连接梁4416沿所述第三轴线Z方向形变，所述第四连接梁4414和所述第一解耦结构4412不随所述质量[0066]请继续参阅图11。所述连接组件44还包括关于所述第二轴线Y对称分布的第一连杆442a和第二连杆442b，所述第一连杆442a设置于所述第一质量块42a与所述第三质量块42c远离所述两个锚定件462的一侧，所述第一连杆442a用于连接所述第一质量块42a与所量块42a与第三质量块42c的反相运动。进而完成第三轴线Z的差分检测，以确保检测精确[0067]所述第二连杆442b设置于所述第二质量块42b与所述第四质量块42d远离所述两个锚定件462的一侧，所述第二连杆442b用于连接所述第二质量块42b与所述第四质量块[0068]请继续参阅图11，所述连接组件44还包括用于连接所述连杆442与所述质量块的连接梁443与第一质量块42a连接，第一连杆442a通过第一连接梁443与第三质量块42c连述连杆442连接的固定部4431、以及与所述固定部4431分隔并与所述质量块连接的延伸部所述质量块摆动。当所述三轴微机械陀螺仪100接收到第一轴线X方向和第二轴线Y方向的于检测第三轴线Z角速度的检测电极可以设置在第二耦合结构4441，以获得稳定的检测效述第二质量块42b通过关于第一翻转轴线D1对称分布的两个所述第二连接梁(445a和445b)连接，两个所述第二连接梁(445a和445b)用于使所述第一质量块42a的运动与所述第二质[0073]所述第三质量块42c与所述第四质量块42d通过关于所述第二翻转轴线D2对称分第三质量块42c与第四质量块42d之间的第二连接梁44件44还包括关于所述第二轴线Y对称分布的两个第三连接梁(446a和446b)，所述第一质量接梁446b用于使所述第二质量块42b的运动与所述第四质量块42d的运动相关联，具体的，使所述第二质量块42b和所述第四质量块42d同相量块42c进行同相或反相的哥氏运动时，第三连接梁446能联系起两个质量块之间的运动，量块的径向延伸设置，同一所述第一解耦结构4412上的多个所述驱动电极8关于与所述第一解耦结构4412相对的各所述质量块的翻转轴线D对称，其中，用于驱动所述第一质量块42a摆动的所述驱动电极8与用于驱动所述第二质量块42b上摆动的所述驱动电极8关于所述第二轴线Y对称，用于驱动所述第三质量块42c摆动的所述驱动电极8与用于驱动所述第四质量块42d摆动的所述驱动电极8关于所述第二轴[0081]可以理解的是，驱动电极8a和8b驱动第一解耦结构4412摆动，所述第四连接梁4414用于连接第一解耦结构4412与锚定件462，使得第一解耦结构4412绕锚定件462摆动。第一解耦结构4412通过第五连接梁441多个Z轴检测单元63，所述X轴检测单元61用于检测所述三轴微机械陀螺仪100在接收到第陀螺仪100在接收到第二轴线Y角速度时四个所述质量块的位置变化，所述Z轴检测单元63用于检测所述三轴微机械陀螺仪100在接收到第三轴线Z角速度时四个所述质量块的位置[0083]每一所述质量块上设置有Y轴检测单元62以及Z轴检测单元63，所述X轴检测单元述第二轴线Y的边缘，所述Z轴检测单元63设置于第二解耦结构4441靠近所述连杆442的侧元61位于所述质量块远离所述第二轴线Y的边缘，且X轴检测单元61a和X轴检测单元61b关检测单元62a和Y轴检测单元62b设置于靠近第二轴线Y的边缘，且Y轴检测单元62a和Y轴检种对称结构有利于实现三轴微机械陀螺仪对各轴角速