检测梳齿固定电极(206b)。4. 根据权利要求3所述的工字型结构的硅微机械振动陀螺，其特征在于第一驱动谐振 器（l〇5a)与第二驱动谐振器（l〇5b)组成及结构完全一样，该第一驱动谐振器（105a)由第一 横板（103a)、第一驱动支撑梁（104a)、第二驱动支撑梁（104b)、第一梳齿梁（11la)、第二梳 齿梁（111b)、第三梳齿梁（111c)、第四梳齿梁（llld)、第一驱动梳齿固定电极（110a)、第二 驱动梳齿固定电极（11 〇b)、第三驱动梳齿固定电极（110c)、第四驱动梳齿固定电极(110d)、 第一驱动检测梳齿固定电极（109a)和第二驱动检测梳齿固定电极（109b)组成，第一驱动支 撑梁（104a)、第二驱动支撑梁（104b)位于第一横板（103a)的两端，且与第一横板（103a)互 相垂直;第一、二、三、四梳齿梁（111a、111b、111c、llld)垂直布置在第一横板（103a)上，且 依次排列在第一驱动支撑梁（l〇4a)和第二驱动支撑梁（104b)之间;第二梳齿梁（111b)和第 三梳齿梁（111c)的两侧设置了活动驱动梳齿，分别与第一驱动梳齿固定电极（ll〇a)、第二 驱动梳齿固定电极（11 〇b)、第三驱动梳齿固定电极（110c)、第四驱动梳齿固定电极（110d) 上设置的固定驱动梳齿构成驱动电容;第一梳齿梁（111a)和第四梳齿梁（llld)的单侧设置 了活动驱动梳齿，与第一驱动检测梳齿固定电极（l〇9a)和第二驱动检测梳齿固定电极 (109b)上设置的固定驱动梳齿构成驱动检测电容;在第一驱动梳齿固定电极（110a)和第三 驱动梳齿固定电极（ll〇c)施加带直流偏置的交流电压，在第二驱动梳齿固定电极(110b)和 第四驱动梳齿固定电极（ll〇d)施加带直流偏置的反相交流电压，形成双边驱动;分别在第 一驱动检测梳齿固定电极（109a)和第二驱动检测梳齿固定电极（109b)施加反相直流电压， 形成差分电容检测。5. 根据权利要求3所述的工字型结构的硅微机械振动陀螺，其特征在于第一驱动谐振 器（105a)的第一横板（103a)位于第一回字形框架（101)的上端，第二驱动谐振器（105b)的 第二横板（l〇3b)位于第一回字形框架（101)的下端，第一横板（103a)和第二横板（103b)连 成一体，构成第一回字形框架(101)的回字形外框架(112)。6. 根据权利要求3或4所述的工字型结构的硅微机械振动陀螺，其特征在于由第一检测 梳齿固定电极（106a)、第二检测梳齿固定电极（106b)、第三检测梳齿固定电极(206a)、第四 检测梳齿固定电极(206b)、第一固定检测梳齿（108)、第二固定检测梳齿(208)和第一活动 检测梳齿（107)、第二活动检测梳齿(207)构成陀螺开环检测的检测梳齿结构，第一、二、三、 四检测梳齿固定电极（106&、10613、206&、20613)上的第一、二固定检测梳齿（108、208)和第一 活动检测梳齿（107 )、第二活动检测梳齿（207)对插组成四组检测梳齿电容，第一检测梳齿 固定电极（l〇6a)上的固定检测梳齿与相应的活动检测梳齿构成第一检测电容D1，第二检测 梳齿固定电极(106b)上的固定检测梳齿与相应的活动检测梳齿构成第二检测电容D2,第一 检测电容D1与第二检测电容D2的梳齿排列方式呈反对称，构成了差分检测，用于检测第一 回字形框架（1 〇 1)在y轴向的位移;第三检测梳齿固定电极(206a)上的固定检测梳齿与相应 的活动检测梳齿构成第三检测电容D3,第四检测梳齿固定电极(206b)上的固定检测梳齿与 相应的活动检测梳齿构成第四检测电容D4,第三检测电容D3与第四检测电容D4的排列方式 呈反对称，构成了差分检测，用于检测第二回字形框架(201)在y轴向的位移;第一检测电容 D1与第三检测电容D3的梳齿排列方式呈反对称，第二检测电容D2与第四检测电容D4的梳齿 排列方式呈反对称，第一检测电容D1与第三检测电容D3相加，第二检测电容D2与第四检测 电容D4相加，则抑制了同向运动对输出的影响。7. 根据权利要求4所述的工字型结构的硅微机械振动陀螺，其特征在于由第一检测梳 齿固定电极（l〇6a)、第二检测梳齿固定电极（106b)、第三检测梳齿固定电极(206a)、第四检 测梳齿固定电极(206b)、第一施力梳齿固定电极（106c)、第二施力梳齿固定电极（106d)、第 三施力梳齿固定电极(206c)、第四施力梳齿固定电极(206d)、第一固定检测梳齿（108)、第 二固定检测梳齿（208)和第一活动检测梳齿（107)、第二活动检测梳齿（207)构成陀螺闭环 检测的检测梳齿结构，在第一施力梳齿固定电极（106c)、第二施力梳齿固定电极（106d)上 也设置第一固定检测梳齿（108)，在第三施力梳齿固定电极(206c)、第四施力梳齿固定电极 (206d)上也设置第二固定检测梳齿（208)，第一、二、三、四检测梳齿固定电极（106a、106b、 206a、206b)和第一、二、三、四施力梳齿固定电极（106(：、106(1、206(3、206(1)上的第一、二固定 检测梳齿（108、208)和第一、二活动检测梳齿（107、207)对插组成四组检测梳齿电容和四组 施力电容，第一检测梳齿固定电极(l〇6a)上的固定检测梳齿与相应的活动检测梳齿构成第 一检测电容D1，第二检测梳齿固定电极（106b)上的固定检测梳齿与相应的活动检测梳齿构 成第二检测电容D2,第一检测电容D1与第二检测电容D2的梳齿排列方式呈反对称，构成了 差分检测，用于检测第一回字形框架（101)在y轴向的位移;第三检测梳齿固定电极(206a) 上的固定检测梳齿与相应的活动检测梳齿构成第三检测电容D3，第四检测梳齿固定电极 (206b)上的固定检测梳齿与相应的活动检测梳齿构成第四检测电容D4,第三检测电容D3与 第四检测电容D4的梳齿排列方式呈反对称，构成了差分检测，用于检测第二回字形框架 (201)在y轴向的位移;第一施力梳齿固定电极（106c)上的固定检测梳齿与相应的活动检测 梳齿构成第一施力电容A1，第二施力梳齿固定电极(106d)上的固定检测梳齿与相应的活动 检测梳齿构成第二施力电容A2,第三施力梳齿固定电极(206c)上的固定检测梳齿与相应的 活动检测梳齿构成第三施力电容A3,第四施力梳齿固定电极(206d)上的固定检测梳齿与相 应的活动检测梳齿构成第四施力电容A4;在第一、二、三、四施力梳齿固定电极（106c、106d、 206c、206d)上施加电压，产生静电力;检测电容D1~D4与施力电容A1~A4形成闭环检测，将 第一、第二回字形框架（10U201)控制在平衡位置。
【专利摘要】本发明公开了一种工字型结构的硅微机械振动陀螺，用于测量垂直于基座水平的测量仪器，由上层单晶硅、中间层单晶硅、下层单晶硅构成，上层单晶硅为布置有信号输入和输出线的硅微陀螺仪封装盖板，中间层单晶硅片上制作的为陀螺仪机械结构，下层单晶硅为布置有固定基座的陀螺仪衬底，中间层单晶硅密封在由上层单晶硅和下层单晶硅形成的密闭空腔。本发明误差小、机械灵敏度高、振动灵敏度低和温度灵敏度低，能实现驱动模态与检测模态的运动解耦、大幅度振动和检测输出解耦。
【IPC分类】G01C19/5621
【公开号】CN105466406
【申请号】CN201511004405
【发明人】施芹, 裘安萍, 夏国明
【申请人】南京理工大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月28日