的惯性传感器，其中所述第三谐振元件被机械耦合至所述检验 质量块。
6. 根据权利要求4或5所述的惯性传感器，所述惯性传感器包括第三谐振元件对，每个 第三谐振元件相对于另一个第三谐振元件被设置在所述检验质量块的对侧，所述第三谐振 元件彼此相同。
7. 根据权利要求6所述的惯性传感器，其中共模输出和差模输出均从所述第三谐振元 件对中读取，所述共模输出提供温度测量，并且所述差模输出提供加速度测量。
8. 根据权利要求2至7中任意一项权利要求所述惯性传感器，所述惯性传感器包括第 二谐振元件对，每个第二谐振元件相对于另一个第二谐振元件被设置在所述检验质量块的 对侧，所述第二谐振元件彼此相同。
9. 根据上述任意一项权利要求所述的惯性传感器，所述惯性传感器还包括所述检验质 量块和所述框架之间的机械台，所述机械台被配置以解耦合所述检验质量块在所述平面内 两个正交方向的移动，其中所述第二谐振元件或第三谐振元件，或者所述第二谐振元件和 第三谐振元件被机械耦合至所述机械台。
10. 根据上述任意一项权利要求所述的惯性传感器，所述惯性传感器还包括第四谐振 元件，其中所述第四谐振元件与所述第一谐振元件实质上相同但是不电耦合至所述检验质 量块。
11. 根据上述任意一项权利要求所述的惯性传感器，所述惯性传感器还包括至少一个 放大杆，该至少一个放大杠杆被耦合在所述检验质量块或机械台和所述第一谐振元件、第 二谐振元件或第三谐振元件中的一者之间以机械地放大传递的力。
12. 根据上述任意一项权利要求所述的惯性传感器，其中所述谐振元件中的一者或多 者是双端音叉谐振器。
13. 根据上述任意一项权利要求所述的惯性传感器，其中所述框架、检验质量块和谐振 元件全部由经加工的硅形成。
14. 一种使用微机械平面惯性传感器的平面外加速度测量的方法，所述惯性传感器包 括：框架；检验质量块，该检验质量块悬挂于所述框架；第一谐振元件对，该第一谐振元件 对电耦合至所述检验质量块，每一个第一谐振元件相对于另一个第一谐振元件耦合至所述 检验质量块的对侧，所述第一谐振元件实质上彼此相同并且当所述传感器不加速时，具有 与所述检验质量块实质上相同的静电耦合；其中，所述第一谐振元件和检验质量块实质上 位于一个平面内，并且其中所述检验质量块正交于所述平面的相对于所述第一谐振元件的 移动改变所述检验质量块和所述第一谐振元件之间的静电耦合；以及驱动装置，该驱动装 置耦合至所述第一谐振元件，用于使所述第一谐振元件中的每一者振动；所述方法包括： 检测每个所述第一谐振元件的谐振频率的偏移；以及 对每个所述第一谐振元件的偏移求和以提供与第一轴平行的检验质量块的加速度的 测量，所述第一轴与所述平面正交。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述惯性传感器包括进一步的谐振元件，其中 所述进一步的谐振元件与所述第一谐振元件实质上相同并且不被电耦合至所述检验质量 块，所述方法还包括以下步骤： 测量所述进一步的谐振元件的谐振频率的偏移或者有效刚度的偏移，以及 基于所述进一步的谐振元件的谐振频率的偏移来调整平行于第一轴的所述检验质量 块的加速度的测量。
16. -种惯性传感器，该惯性传感器包括： 框架； 机械台，该机械台悬挂于所述框架； 检验质量块，该检验质量块悬挂于所述机械台，所述机械台在两个正交方向操作地解 耦合所述检验质量块的移动； 第一谐振元件，该第一谐振元件耦合至所述机械台的第一部分，所述机械台的第一部 分平行于第一轴自由运动； 第二谐振元件，该第二谐振元件耦合至所述机械台的第二部分，所述机械台的第二部 分平行于第二轴自由运动，所述第二轴与所述第一轴正交； 驱动装置，该驱动装置耦合至所述谐振元件以使所述谐振元件中的每一者振动；以及 传感器组件，用于检测所述第一谐振元件和第二谐振元件中每一者的谐振频率的偏 移。
17. 根据权利要求16所述的惯性传感器，所述惯性传感器还包括至少一个位移放大 杆，该至少一个位移放大杆耦合在所述机械台以及所述第一谐振元件和第二谐振元件中的 一者之间。
18. 根据权利要求16或17所述的惯性传感器，所述惯性传感器包括第一谐振元件对， 所述第一谐振元件中每一者被布置在所述机械台的对侧。
19. 根据权利要求18所述的惯性传感器，所述惯性传感器包括第二谐振元件对，所述 第二谐振元件中每一者被布置在所述机械台的对侧。
20. 根据权利要求18或19所述的惯性传感器，其中共模输出和差模输出均从所述第一 谐振元件对或从所述第二谐振元件对中读取，所述共模输出提供温度的测量并且所述差模 输出提供加速度的测量。
21. 根据权利要求16至20中任意一项权利要求所述的惯性传感器，所述惯性传感器还 包括至少一个第三谐振元件，该至少一个第三谐振元件被静电耦合至所述检验质量块或机 械台，其中所述检验质量块在与所述第一轴和第二轴正交的方向上的加速度改变所述第三 谐振元件和所述检验质量块或机械台之间的静电耦合。
22. -种惯性传感器，该惯性传感器包括： 框架； 检验质量块，该检验质量块悬挂于所述框架； 第一谐振元件对，该第一谐振元件对耦合至所述检验质量块或耦合至中间组件，该中 间组件耦合至所述检验质量块，每个第一谐振元件相对于另一个第一谐振元件耦合在所述 检验质量块的对侧，所述第一谐振元件实质上彼此相同并且当所述传感器不加速时，具有 与所述检验质量块实质上相同的耦合； 其中，所述检验质量块朝向或远离所述第一谐振元件的移动改变所述第一谐振元件的 有效刚度； 驱动装置，该驱动装置耦合至所述第一谐振元件以使所述第一谐振元件中的每一者振 动； 传感器组件，用于检测所述第一谐振元件中每一者的谐振频率的偏移；以及 处理装置，该处理装置用于对所述第一谐振元件中每一者的偏移求和以提供温度的测 量。
23. 根据权利要求22所述的惯性传感器，其中所述处理装置被配置以提供所述第一谐 振元件中每一者的偏移之间的差异，以在一个方向提供加速度的测量。
24. 根据权利要求23所述的惯性传感器，其中所述处理装置包括混合器，该混合器具 有连接至所述传感器组件的输入和连接至第一滤波器和第二滤波器的输出，所述第一滤波 器被配置以提供所述第一谐振元件中每一者的偏移的总和以提供温度的测量，所述第二滤 波器被配置以提供所述第一谐振元件中每一者的偏移之间的差异以在一个方向提供加速 度的测量。
25. -种使用单个惯性传感器测量加速度和温度的方法，所述惯性传感器包括：框架； 检验质量块，该检验质量块悬挂于所述框架；第一谐振元件对，该第一谐振元件对耦合至所 述检验质量块或耦合至中间组件，该中间组件耦合至所述检验质量块，每个第一谐振元件 相对于另一个第一谐振元件耦合在所述检验质量块的对侧，所述第一谐振元件实质上彼此 相同并且当所述传感器不加速时，具有与所述检验质量块实质上相同的耦合；其中，所述检 验质量块朝向或远离所述第一谐振元件的移动改变所述第一谐振元件的有效刚度；驱动装 置，该驱动装置耦合至所述第一谐振元件以使所述第一谐振元件中的每一者振动；以及传 感器组件，用于检测所述第一谐振元件中每一者的谐振频率的偏移，所述方法包括以下步 骤： 对所述第一谐振元件的谐振频率偏移求和以提供温度的测量；以及 计算所述第一谐振元件的谐振频率偏移的差异以提供加速度的测量。
26. -种惯性传感器，该惯性传感器实质上如同于此参考附图所描述的惯性传感器。
27. -种检验质量块的加速度测量方法，该方法实质上如同于此参考附图所描述的方 法D
【专利摘要】一种惯性传感器，该惯性传感器包括：框架；悬挂于框架的检验质量块；第一谐振元件对，该第一谐振元件对电耦合至检验质量块或电耦合至中间组件，该中间组件机械耦合至检验质量块，每个第一谐振元件相对于另一个耦合至检验质量块的对侧，第一谐振元件实质上彼此相同且当传感器不加速时，具有与检验质量块实质上相同的静电耦合；第一谐振元件和检验质量块实质上位于一个平面内，且其中检验质量块正交于平面的相对于第一谐振元件的移动改变检验质量块和第一谐振元件之间的静电耦合；驱动装置，耦合至第一谐振元件，使第一谐振元件中的每一者振动；以及传感器组件，检测第一谐振元件中每一者的谐振频率的偏移；以及处理装置，对第一谐振元件中每一者的偏移求和以提供与第一轴平行的检验质量块的加速度的测量，第一轴与平面正交。
【IPC分类】G01P1-00, G01P15-097, G01K7-32, G01P15-18
【公开号】CN104781677
【申请号】CN201380057287
【发明人】A·A·塞西亚, P·希鲁文卡塔纳森, X·邹
【申请人】剑桥企业有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2013年9月4日
【公告号】CA2883200A1, EP2893362A2, US20150226762, WO2014037695A2, WO2014037695A3