专利名称：一种用于检测加速度和旋转速度的方法及微机电传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测加速度和旋转速度的方法，至少其中一个，尤其涉及借助微机电传感器检测互相垂直的空间三轴X，Y和Z方向中的两个方向，其中至少一个驱动模块和至少一个感应模块移动安装在基板上，并且至少一个驱动模块相对于至少一个感应模块以一个驱动频率作振动式运动，而且对应着基板上的微机电传感器，至少一个驱动模块移动安装在基板上且沿着平行于位于XY轴平面的基板平面方向振动，至少一个感应模块，一个连接弹性件将至少一个驱动模块连接到至少一个感应模块，至少一个固定部和一个固定弹性件将至少一个驱动模块和/或至少一个感应模块连接到基板上，驱动元件用来驱使驱动模块且以一个驱动频率相对于至少一个感应模块振动，当基板围绕任意空间轴旋转时，驱动元件被作用于科里奥利力，感应元件用来检测基板的加速度和旋转运动。
背景技术：
众所周知，微机电陀螺仪是一种微机电传感器，其用来检测在正交坐标系X-Y-Z 中围绕任意一轴的旋转运动。为了检测系统围绕三轴中任意一轴的旋转运动，最简单的方法需要使用三个微机电陀螺仪，每个微机电陀螺仪检测每个轴的旋转运动。一些昂贵的微机电陀螺仪通过某种方法检测围绕复杂轴的旋转运动。最基本的，这些陀螺仪的工作原理是当整个系统围绕一个轴的旋转运动是垂直于驱动的运动方向，一个振动式驱动模块在第三轴方向上产生科里奥利力(a Coriolis force).驱动模块上设有一个支架，该科里奥利力引起驱动模块发生偏离，感应模块连接在驱动模块的支架上。感应模块上设有感应元件， 感应元件电镀有电容和梳形电极，它们的间隙改变产生了与旋转运动成比例的电信号。通过这些电信号可以检测旋转运动。比如中国台湾第观6201号专利就揭示了一种三轴微机电陀螺仪。美国公开第2008/00532 号专利揭示了一种用于检测加速度的传感器，其作用于空间三个坐标轴。感应模块移动地悬浮在该空间中，当传感器的加速度发生在空间轴的一个时，感应模块发生偏离。这种偏离依次取决于电极，或者感应元件悬浮于其上的弹性元件的变形，这样便可以转换电信号。前案的传感器的缺点在于检测加速度的传感器，要么必须采用不同的专业传感器，仅提供组合中整个传感器系统的运动信息；要么就是采用复杂的传感器，但是这样制造困难且操作也不容易。对于这些解决方案的共同问题在于制造上成本太高。因此，本发明解决的问题是提供一种用于检测加速度和旋转运动的传感器，其结构简单且制造成本低，此外还具有精确的检测水平。
发明内容
本发明的问题被解决在于通过一种方法和一种微机电传感器，其带有独立权利要求界定的全部特征。本发明的方法主要用于检测加速度和旋转速度的方法，至少其中一个，尤其涉及借助微机电传感器检测互相垂直的空间三轴X，Y和Z方向中的两个方向，其中至少一个驱动模块和至少一个感应模块移动安装在基板上。并且至少一个驱动模块相对于至少一个感应模块以一个驱动频率作振动式运动。倘若传感器产生外部加速度，驱动模块和感应模块以一个加速度频率偏离；倘若传感器产生外部旋转速度，它们就以一个旋转速度频率偏离。 这加速度频率与这个旋转速度频率不同，意味着加速度频率或旋转速度频率对应的加速度或旋转速度也是不同的，因此上述结论是因为加速度或旋转速度的产生。基于本发明的方法，同样的感应元件可用于检测传感器的加速度或旋转速度。不管传感器用来检测加速度， 还是用来检测旋转速度，它们使用的频率是不同的。本发明的优选实施例中该方法也用于检测第三方向加速度和第三旋转速度。为了这个目的，提供至少一个附加的驱动模块，其相对至少一个感应模块且沿着垂直于第一和第二方向的至少一个驱动模块或者旋转速度的方向振动。发明的这个传感器可以检测三个方向的加速度和三个方向的旋转速度。仅需要一些活动元件。该产品不仅结构简单且制造成本低。倘若传感器外部加速度产生，驱动模块和感应模块以与驱动频率相同的加速度频率偏离；倘若传感器外部旋转速度产生，它们以是驱动频率的两倍的旋转加速频率偏离。加速度和旋转速度明显不同，意味着传感器不管是被加速还是被旋转检测是很容易的。尤其，驱动模块和感应模块偏离取决于当传感器被加速时产生的扭矩。扭矩的产生主要是因为驱动模块相对于驱动和/或感应模块的支架偏离于基板中心设置。振动的驱动模块偏离地突出平衡中心位置且交替地位于一侧和另一侧，在加速的过程中产生的扭矩相对于驱动的运动方向是横向的，提供一个合适设置在基板上驱动模块和感应模块的支架，这样便产生模块的旋转运动。该旋转运动也振动的，就像驱动模块的驱动运动，这意味着驱动模块和感应模块的振动式旋转运动产生了。振动式旋转运动是由于重复不对称设置的驱动模块产生的扭矩，其可以通过感应元件检测。为了检测传感器的旋转，驱动模块和感应模块的偏离取决于扭矩和科里奥利力。 这个力的产生主要取决于垂直于加速度和驱动方向的驱动模块的驱动频率。假如驱动模块通过以下方法设置和安装，在它的振动驱动运动过程中，它重复地且不对称地突出在驱动模块和感应模块的支架上，然后产生的额外扭矩叠加在科里奥利力上。在这个实施例中产生的一个典型旋转速度频率不同于驱动频率且也不同于单纯的加速度频率。由于这个，有关联的感应元件产生一个典型信号，它可以显示传感器的旋转。这里产生的偏离以驱动频率振动。加速度频率和旋转速度频率与产生的加速度和旋转速度成比例，因此可以被测量和分析。本发明的微机电传感器用来检测加速度和旋转运动，至少其中一个，尤其涉及检测互相垂直的空间三轴x，Y和Z方向中的两个方向。这个微机电传感器具有基板和至少一个驱动模块，其移动安装在基板上且沿着平行于位于X-Y平面的基板平面方向振动。至少一个感应模块通过连接弹性件被连接在至少一个驱动模块。驱动模块和/或感应模块被连接到基板上是通过至少一个固定部和一个固定弹性件。另外，这个微机电传感器具有驱动元件，其用来驱使驱动模块相对于感应模块以一个驱动频率振动，当基板围绕任意空间轴旋转时，它们被作用于科里奥利力。感应元件被用于检测基板的加速度和旋转运动。根据本发明，传感器在静止状态时，驱动模块和感应模块被设置在基板上，且借助至少一个固定部达到平衡。在驱动模式时，驱动模块相对于至少一个固定部振动，因此一侧或另一侧交替地产生不平衡。在静止状态时，驱动模块交替地设置于传感器的重心的一侧和另一侧，因此固定部的一侧和另一侧或重心位置分别交替地产生不平衡。感应元件检测驱动模块和感应模块以一个加速度频率和/或一个旋转速度频率的偏离取决于产生的扭矩和/或科里奥利力。根据本发明的一种平衡状态是取决于驱动模块的振动，偏离的驱动模块和感应模块分别在一侧和另一侧交替地增加和减少。这将导致不同的模块分散产生，倘若产生传感器的直线加速度，其相对于基板上的驱动模块和感应模块的固定点或若干固定点产生扭矩。提供一个合适的驱动模块或感应模块的支架，这些扭矩使模块在基板上围绕固定点发生偏离，并且引起两个模块相对于固定部发生旋转。这个移动的且变动的扭矩产生唯一个信号，它将显示对应的加速度。借助第一个驱动模块，其在X轴方向振动，当Y轴方向产生一个加速度，因此相对于Z轴产生扭矩。与之相反地如果传感器在Z轴方向被加速，然后产生一个变动的扭矩，该扭矩使驱动模块和感应模块相对于Y轴发生倾斜运动。应该注意的是驱动模块或感应模块分别通过固定弹性件悬浮在基板上，它会实现这些运动。该固定弹性件必须通过所述方法设置，它可以围绕Z轴旋转，其用来检测Y轴方向的加速度，当它显示一个Z轴方向的加速度，它必须使感应模块和驱动模块围绕Y轴旋转。用来连接驱动模块和感应模块的连接弹性件应该仅在驱动方向上具有弹性，或者具有可控制的柔度。在另一个轴向，与之相反地，它们也可以被设计成硬质的，以致于驱动模块和感应模块在这些方向基本上是没有任何弹性的相互连接。假如传感器围绕Z轴旋转，然后产生科里奥利力，在由于模块不对称的振动而产生的扭矩的联合作用下，引起驱动模块和感应模块围绕Z轴旋转。当传感器围绕Y轴旋转时，产生一个围绕Y轴的对应旋转。以一个典型的旋转速度频率发生的旋转，它是不同于由直线加速度引起的旋转速度频率，且可以被检测和分析。至少一个驱动模块沿着三个空间轴中的一个作直线振动。为了实现驱动运动，驱动电极尤其是组合电极利用常规方法按顺序的轮流的吸引驱动模块。因此至少一个驱动模块按照如下方法移动，该方法是从一端开始，它被加速上升到中心位置，然后减速返回到另一端。后来改变驱动方向，驱动模块再一次加速上升到中心位置并且再一次减速。本发明的优选实施例中，传感器被设计成用来检测第三方向加速度和第三方向旋转速度。为了这个目的，传感器具有至少一个附加驱动模块，其可以通过驱动元件的驱使在垂直于第一驱动方向的方向上振动。至少一个第二驱动模块在垂直于第一驱动模块的方向上运动，其分别对应第一和第二方向或旋转速度。至少一个第二驱动模块相对于至少一个感应模块运动，它们反应产生对应的力。这个感应模块与分别检测第一和第二方向或旋转速度的感应模块相同。在本实施例中必须安装固定部，其可以产生相应的作用，意味着围绕 X和Z轴作振动和旋转运动。第二驱动模块沿着Y轴方向移动。当传感器在X轴方向产生加速度，第二驱动模块与感应模块反应围绕Z轴旋转。假如围绕X轴的旋转速度产生，然后第二模块围绕X轴旋转。在每个实施例中产生的加速度或旋转速度，都是借助第二驱动模块和感应模块一起以彼此不相同的频率进行振动。尤其是，所有轴向的加速度的旋转频率与受影响的驱动模块的驱动频率相同，但是传感器旋转的旋转频率是对应的驱动频率的两倍。
本发明的一个优选实施例，至少一个固定部承载这个驱动元件或中心元件，其是中心固定部。这个中心固定部也包括多个独立固定零件，它们被紧密排列在一起。当传感器处于平衡状态时，这个固定部设置在模块的中心位置。感应模块优选被设置在中心固定部上。这样有助于简化本发明，因为仅一个感应模块对处在静止状态的传感器的对称结构是必要的。本发明的一个优选实施例，至少一个感应模块围绕一个轴旋转，尤其围绕中心轴。 为了这个目的，感应模块通过合适的固定弹性件被固定在中心固定部上。在上述设置中固定弹性件被用作驱使感应模块沿着预期的方向旋转。假如至少一个驱动模块可以围绕一个轴旋转，尤其围绕中心轴，然后提供多个感应模块。这意味着传感器需要更多的空间，但是换句话说，感应模块的检测在应用上很简驱动模块与感应模块优选通过连接弹性件连接在一起。这些连接弹性件必须通过所述方法来应用，尤其是它允许驱动模块沿着驱动方向移动。至少一个感应模块独自被设置在基板上，以致于它沿着该方向是不动的。这个感应模块相应地移动，只有当对应的加速度或旋转速度产生并且驱动模块发生偏离，且感应模块没有弹性的连接驱动模块。为了感应模块和/或驱动模块检测加速度或旋转速度，感应元件被设置在至少一个感应模块和/或至少一个驱动模块，与此对应感应元件被设置在基板的一个固定位置。 为了这个目的，一个适宜的装置上电镀有电容或分叉式电极，它可以间隙的改变量转换成一个电信号。本发明的一个优选实施例，一个分析单元被安装在传感器上，为了区别加速度频率和旋转速度频率。因为旋转速度频率和加速度频率基本不同，要取决于该频率产生时，无论传感器是沿着一个轴向加速还是围绕一个轴旋转，该区别是能被找出来的。本发明的其他优点会被记载在后续的实施例中。
图1为本发明的传感器沿着Y轴方向加速； 图2为本发明的传感器围绕Z轴旋转；
图3为本发明的另一个传感器带有感应模块； 图4为本发明的传感器带有两个感应模块； 图5为本发明的传感器带有两个驱动模块； 图6为本发明的另一个传感器带有四个驱动模块。
具体实施例方式在图1中示意地揭示了本发明的传感器1。传感器1包括基板2，其平行于图示的平面(X-Y平面)被设置。基板2设有一个固定部3，该固定部借助四个固定弹性件4来支撑一个感应模块5。该固定弹性件4在固定部3上被设置成X形，是因为在X，Y和Z轴的方向上它们对应的弹性度可以使感应模块5围绕Z轴扭转，它们突出图示的平面并且使感应模块5围绕Y轴扭转。但关于X轴和沿着X，Y和Z轴的方向，弹性件4是不适用的。一个驱动模块6借助四个连接弹性件7固定在感应模块5上。该连接弹性件7具有在X轴方向上比较柔软的弹性度，为了使驱动模块6相对于感应模块5在X轴方向上移动。对于围绕Y轴或Z轴的旋转，该连接弹性件7是没有弹性的，这将影响驱动模块6和感应模块5的连接。假如驱动模块6发生偏离，然后该偏离传送到感应模块5，这是因为通过固定弹性件4固定产生偏离，因此感应模块5与驱动模块围绕Y轴或Z轴旋转。从图Ia到图Ib可以看出，驱动模块6相对于感应模块5沿X轴方向来回振动。 在图Ia中驱动模块6位于左端位置，而在图Ib中它是位于右端位置。连接弹性件7在X/ Y平面内沿X轴方向相应的弯曲，首先向左然后向右。感应模块5没有参与这个驱动运动。 相对于固定部3，在X轴方向的驱动运动，模块在左手侧(如图la)和右手侧(如图lb)交替地产生不平衡。假如在Y轴方向上产生加速度力，如图Ia和图Ib显示，因为这个交替的不平衡，使得感应模块5和驱动模块6围绕固定部3在图Ia中反时针方向旋转且在图Ib中是正时针方向旋转。围绕Z轴振动旋转运动的频率就是加速度频率，且对应驱动模块6的振动驱动运动的频率。仅从图Ia和图Ib的显示，当传感器1的加速度发生在Z轴方向，感应模块5和驱动模块6在振动的情况下围绕Y轴轮流地旋转。一个交替的不平衡也是出现左手侧(-X轴)和右手侧(+X轴)。因此在Z轴方向的加速度也会引起感应模块5和驱动模块6沿Y轴方向以等于驱动频率的加速度频率振动。在图1中和下面的其他图示中，驱动装置和感应装置没有被清楚显示的原因在于，这些结构在现有的技术也是存在的。比如，分叉电极交替地吸引驱动模块6且导致驱动模块6来回振动。感应元件也是如此，比如，分叉电极或电容片的组合。这些电极和片的一部分以固定的方式被设置在基板2上，而其他部分设置在可移动的元件上，它们被命名为感应模块5和/或驱动模块6。感应模块5或驱动模块6的偏离会导致设置在感应模块5， 或驱动模块6及固定在基板2上的零件之间的间隙发生改变。间隙的改变可以转换成电信号且被分析。在图加至图2i中，示意地揭示了传感器1围绕突出图示平面的Z轴做旋转运动。 各自的扭转是用箭头表示，而不是用图示表示感应模块5和驱动模块6的扭转，这样可以使运动模式容易理解。在图加中驱动模块6设置在它的左侧旋转点。在这个位置时驱动模块6的速度为零，尽管它从-X轴方向移动到+X轴方向。感应模块5和驱动模块6不管传感器1围绕Z轴旋转，其在这个位置都不承受科里奥利力，因为驱动模块6的驱动速度为零。 当驱动模块6运动时科里奥利力就产生。科里奥利力与驱动模块6的驱动运动成比例的。在图2b中，当时间t等于T/8时，驱动模块沿着+X轴方向向右移动。驱动模块6 的速度大于零，其在-Y轴方向上产生科里奥利力。驱动模块6在-X轴上的位置大于在+X 轴上的位置，这会引起不平衡且在-Y轴方向上的科里奥利力会引起感应模块5和驱动模块 6反时针方向旋转。图2c显示驱动模块6在时间t等于T/4时，驱动模块6相对于感应模块5处于平衡状态。而且，在这个位置时它具有最大的速度，其引起的科里奥利力也是最大的。作用在-Y轴方向的科里奥利力，由于驱动模块6和感应模块5处于平衡状态，因此不产生扭矩。 相应地感应模块5和驱动模块6没有旋转。图2d显示不平衡的模块在时间t等于3T/8时，多数的模块位于+X轴一侧。驱动模块6的驱动速度大于零，其依次在-Y轴的方向产生科里奥利力。该力不平衡，使得驱动模块6和感应模块5在正时针方向产生扭矩。相应地感应模块5和驱动模块6围绕固定部3以正时针方向旋转。如图加所示在时间t等于T/2时，驱动模块6在最右边的位置。这驱动速度再次为零，因为驱动模块6位于它的旋转点。由于驱动速度为零，科里奥利力也不产生。感应模块5和驱动模块6也不围绕Z轴旋转。在图2f中驱动模块6在-X轴方向上移动。由于这个，科里奥利力在+Y轴方向上产生。模块不平横，进而产生围绕Z轴的反时针方向的旋转。图2g显示位于中心位置的驱动模块6在时间t等于3T/4时，驱动速度基本最大， 并且科里奥利力最大。模块与力都是平衡的，意味着不管最大的科里奥利力是否在+Y轴方向上，在感应模块5和驱动模块6上也没有产生围绕Z轴的旋转运动。在图池中时间t等于7T/8时，驱动模块6再一次在-X轴方向上具有速度，其大于零。由于-χ轴左侧的不平衡，在+Y轴方向上的科里奥利力使得感应模块5和驱动模块 6围绕Z轴做正时针旋转。图2i对应图加时间t等于T时，驱动模块6具有一个完整的周期T且再一次位于左侧旋转点。驱动模块6的速度为零，也不产生科里奥利力。感应模块5和驱动模块6 不管是否平衡，其被设置在X和Y轴上。图2显示了驱动模块6的整个周期T，其具有的频率fd等于1/T，感应模块5与驱动模块6 —起产生的频率fs等于fd的两倍。在图1中与之相对的加速过程，驱动频率fd等于感应频率fs，无论传感器是被直线加速还是围绕一个轴旋转，它都能被确定借助频率fs的分析。假如感应频率fs等于已知的驱动频率fd，然后传感器1的加速度(加速度频率)产生；然而感应频率fs为驱动频率fd的两倍时，传感器1 的旋转运动(旋转速度频率)也产生。图加至图2i显示了围绕Z轴的旋转运动，分析传感器1围绕Y轴的旋转运动也是可以的。由于科里奥利力的产生，它将引起感应模块5和驱动模块6围绕Y轴旋转。感应模块5和驱动模块6围绕Y轴在图示X-Y平面之外旋转。感应元件检查围绕Z轴或Y轴的频率fs且提供对应的电信号，该电信号可以被分析。图3显示本发明的另一个实施例。传感器1在结构上与图1和图2中的传感器1 一样。在感应模块5上连接弹性件7的设置是不同的。该连接弹性件7仅设置在感应模块 5的一个点上。本想清楚地表达感应模块的实际结构，但这对本发明的操作原理仅有很少的作用。当合适的科里奥利力或加速度力产生时，实际上相对于支架上产生一种不平衡，支架上设有固定部3，这使得感应模块5和驱动模块6相对这个支架发生旋转。在图3a中揭示了驱动模块6位于它的左侧旋转点上。图北揭示了驱动模块6位于中心位置，并且图3c 揭示了其位于它的右侧旋转点上。图1和图2揭示了传感器1的加速和旋转运动的方式及产生的效果。图4显示本发明的另一个实施例。在这个实施例中驱动模块6通过固定弹性件4 直接固定在固定部3上。该固定弹性件4驱使驱动模块6沿着X轴方向移动且围绕Y轴和 Z轴旋转。而对于围绕X轴的旋转或在Y轴或Z轴方向上的位置，该固定弹性件4是没有弹性的。本实施例中具有两个感应模块5，该感应模块5位于固定部3的Y轴的两侧。它们借助连接弹性件7被连接到驱动模块6上。该连接弹性件7驱使驱动模块6沿X轴方向移动。这意味着在X轴方向上的连接弹性件7是很柔软的，或者具有可控制的硬度或者具有一定柔度。假如由于加速度力或科里奥利力产生使驱动模块6围绕Z轴或Y轴旋转，相接弹性件7具有相应的硬度，以至于感应模块5与驱动模块6沿着这个方向移动。感应模块5的零部件通过感应弹性件8和感应固定件9固定在基板2上。该感应弹性件8在X轴方向上是没有弹性的，但是可以驱使感应模块5分别围绕 Y轴或Z轴运动。本实施例的操作原理与上述实施例的原理是相同的。在图如至如中揭示了驱动模块6的振动运动，图如揭示它位于左侧旋转点上，图4b揭示它位于中心位置，且图如揭示它位于右侧旋转点上。围绕Y轴或Z轴的旋转在每个实施例中均延伸穿过固定部3，图1 和图2也揭示了同样的方式。固定部3的左侧或右侧产生不平衡，它将导致驱动模块6旋转产生扭矩，进而用感应模块5检测位置。图5显示本发明的另一个实施例，它可以检测在X，Y和Z轴方向上的加速度及围绕X，Y或Z轴的旋转运动。为了这个目的感应模块5被连接在两个驱动模块6. 1和6. 2上。 感应模块5通过固定部3固定在基板2上，该固定部被分为4部分且带有固定弹性件4。固定部3实际应用的可能和图示上不同，比如它可以分成两部分或是单一结构。然而值得注意的是驱动模块6. 2在Y轴方向的驱动运动不会被阻止。感应模块5和驱动模块6. 1及连接弹性件7. 1对应着图1，2和3中显示的相应结构。另外，另一个驱动模块6. 2设置在感应模块5的内部。该驱动模块6. 2通过另一个连接弹性件7. 2连接在感应模块5上。驱动模块6. 2像驱动模块6. 1 一样在X轴方向上没有运动，但是在Y轴方向上发生。驱动模块 6. 2在+Y轴和-Y轴之间产生周期性交替的不平衡。然而感应模块5和驱动模块6. 1在Y 轴和Z轴方向上加速，且围绕Y轴和Z轴旋转，另一个驱动模块6. 2在X轴方向产生加速度且相对于X轴产生旋转速度。这样当在X轴方向上产生加速度，至少感应模块5和驱动模块6. 2以与驱动模块6. 2的驱动频率相同的频率旋转。当围绕X轴的旋转速度产生时，由于相应的不平衡和科里奥利力，围绕Z轴的以驱动模块6. 2的驱动频率的两倍的旋转运动产生。图6为用于检测在X，Y和Z轴方向上的加速度和围绕X，Y和Z轴的旋转的传感器 1的基础图示。四个驱动模块6. 1和6. 2围绕感应模块5设置。驱动模块6. 1沿X轴方向移动，然而驱动模块6. 2在Y轴方向上被驱动。如前面所述，在每个实施例中不平衡都是由于驱动模块6. 1和6. 2的偏心运动产生的。而扭矩是通过以下产生的，传感器1的旋转运动与科里奥利力是叠加的，加速运动时独自产生的，驱动模块6. 1和6. 2与感应模块5围绕固定部3以不同的频率发生旋转。这些不同的旋转频率被分析，进而显示对应的旋转速度或加速度。为了检测和区分驱动模块6. 1和6. 2的反应，驱动模块6. 1和6. 2可以以不同的频率或振幅驱动。然后与之对应的加速度或旋转速度频率也不同。本发明不只限于上述特定的实施例。实施例中它们之间的组合，驱动模块和感应模块的设置以及固定部的形状是应该包括在权利要求界定的范围之中的。适用同样的方法，传感器也只被用于显示单一的旋转方向和加速度方向，而感应模块针对其他方向的运动被隐瞒或没有描述。参考带有标记的明细。
权利要求
1.一种用于检测加速度和旋转速度的方法，至少其中一个，尤其是借助微机电传感器 (1)检测互相垂直的空间三轴X，Y和Z方向中的两个方向，其包括至少一个驱动模块(6 ；6. 1，6. 2)和至少一个感应模块(5)移动安装在基板(2)上，并且至少一个驱动模块(6 ；6. 1,6. 2)相对于至少一个感应模块(5)以一个驱动频率作振动式运动；当传感器的外部加速度产生时，驱动模块(6 ；6. 1,6. 2)和感应模块(5)以一个加速度频率偏离，当传感器(1)的外部旋转速度产生时，该驱动模块(6 ；6. 1，6.2)和感应模块(5) 以一个旋转速度频率偏离；该加速度频率和旋转速度频率是不同的。
2.如前面权利要求所述的方法，其特征在于检测第三方向的加速度和第三方向的旋转速度，至少要提供一种附加的驱动模块(6 ;6. 1，6. 2)，该驱动模块以一个驱动频率作振动式移动，该移动方向垂直于第一或第二方向上的至少一个驱动模块或者旋转速度的方向，相应地还需要至少一个感应模块(5)。
3.如前面权利要求任意一项所述的方法，其特征在于当传感器(1)的外部加速度产生时，驱动模块(6 ；6. 1，6.2)和感应模块(5)以一个加速度频率偏离，该加速度频率等于驱动频率，并且当传感器(1)的外部旋转速度产生时，以旋转速度频率偏离，该旋转速度频率是驱动频率的两倍。
4.如前面权利要求任意一项所述的方法，其特征在于驱动模块(6；6. 1,6. 2)和感应模块(5)偏离是由于传感器(1)加速时所产生的扭矩。
5.如前面权利要求任意一项所述的方法，其特征在于驱动模块(6；6. 1,6. 2)和感应模块(5)偏离是由于传感器(1)旋转时所产生的扭矩和科里奥利力。
6.如前面权利要求任意一项所述的方法，其特征在于被检测的加速度频率和旋转速度频率与产生的加速度和旋转速度成比例。
7.一种微机电传感器，其用于检测加速度和旋转速度，至少一个，尤其是检测互相垂直的空间三轴X，Y和Z方向中的两个方向，其包括一个基板(2)，至少一个驱动模块(6 ；6. 1,6. 2)，其移动地安装在基板上且沿着平行于位于XY轴平面的基板(2)平面方向振动，至少一个感应模块(5)，一个连接弹性件(7)，其将至少一个驱动模块(6 ;6. 1，6. 2)连接到至少一个感应模块 (5)，及至少一个固定部(3)和一个固定弹性件(4)，该固定弹性件将至少一个驱动模块(6 ； 6. 1，6. 2)和/或至少一个感应模块(5)连接到基板上，驱动元件，其用来驱使驱动模块(6 ；6. 1,6. 2)且以一个驱动频率相对于至少一个感应模块(5)振动，当基板(2)围绕任意空间轴旋转时，驱动元件被作用于科里奥利力，感应元件，其用来检测基板(2)的加速度和旋转运动，其特征在于在静止状态时，驱动模块(6 ；6. 1，6. 2)和感应模块(5)被安装在基板(2) 上，且通过至少一个固定部(3)平衡在基板上，并且在驱动模式下，驱动模块(6 ;6. 1,6.2) 相对于至少一个固定部(3)振动时，驱动模块(6 ；6. 1,6. 2)和感应模块(5)相对于至少一个固定部(3)产生不平衡，感应元件检测出驱动模块和感应模块以一个加速度频率和/或一个旋转速度频率偏离，这是由于产生的扭矩和科里奥利力。
8.如前面权利要求所述的微机电传感器，其特征在于至少一个驱动模块(6；6. 1， 6. 2)沿着一个轴振动。
9.如前面权利要求任意一项所述的微机电传感器，其特征在于提供至少一个附加的驱动模块(6;6. 1，6. 2)，其用来检测第三方向加速度和第三方向旋转速度，该附加的驱动模块(6 ；6. 1,6. 2)被驱动元件驱动且垂直于第一和第二二方向的至少一个驱动模块或者旋转速度的方向振动，相应地还需要至少一个感应模块(5 )。
10.如前面权利要求任意一项所述的微机电传感器，其特征在于至少一个固定部(3) 为一个中心固定部。
11.如前面权利要求任意一项所述的微机电传感器，其特征在于至少一个感应模块 (5)被安装在中心固定部(3)上。
12.如前面权利要求任意一项所述的微机电传感器，其特征在于至少一个感应模块 (5)围绕一个轴旋转，尤其是以中心固定部(3)为轴旋转。
13.如前面权利要求任意一项所述的微机电传感器，其特征在于至少一个驱动模块 (6 ；6. 1,6. 2)围绕一个轴旋转，尤其是以中心固定部(3)为轴旋转。
14.14.如前面权利要求任意一项所述的微机电传感器，其特征在于连接弹性件(7) 位于驱动模块(6 ；6. 1,6. 2)和感应模块(5)之间，且驱使驱动模块(6 ；6. 1,6. 2)沿驱动方向移动。
15.如前面权利要求任意一项所述的微机电传感器，其特征在于感应元件被安装在至少一个感应模块(5)和/或至少一个驱动模块(6 ；6. 1,6. 2)上，该感应元件对应着基板 (2)上的感应元件。
16.如前面权利要求任意一项所述的微机电传感器，其特征在于一个分析单元被安装在传感器(1)上，为了区别加速度频率和旋转速度频率。
全文摘要
本发明涉及一种微机电传感器和一种用来检测加速度和旋转速度的方法，至少其中一个，尤其涉及借助微机电传感器(1)检测相互垂直的空间三轴X,Y和Z方向中的两个方向，其中微机电传感器包括移动安装在基板(2)上的至少一个驱动模块(6；6.1，6.2)和至少一个感应模块(5)，至少一个驱动模块(6；6.1，6.2)相对于至少一个感应模块(5)以一个驱动频率作振动式运动，当传感器的外部加速度产生时，驱动模块(6；6.1，6.2)和感应模块(5)以一个加速度频率偏离，当传感器的外部旋转速度产生时，该驱动模块(6；6.1，6.2)和感应模块(5)以一个旋转速度频率偏离，该加速度频率和旋转速度频率是不同的。微机电传感器的驱动模块和感应模块通过至少一个固定部(3)固定安装在基板上。在驱动模式中，当驱动模块相对于至少一个固定部振动时，在驱动模块和感应模块之间相对于至少一个固定部产生一种不平衡，感应元件检测驱动模块和感应模块的偏离，要取决于以加速度频率和/或旋转速度产生的扭矩和科里奥利力(Coriolisforce)。
文档编号G01C19/56GK102378895SQ201080014830
公开日2012年3月14日 申请日期2010年2月22日 优先权日2009年3月31日
发明者亚历桑德鲁·罗基 申请人:感应动力股份公司