专利名称：可调整克服平动加速度的微陀螺仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量角速度的微陀螺仪。更具体来讲，本发明涉及一种不易受外界干扰的微陀螺仪，其可使感测电极与对应的感测平衡架(gimbal)在相同的方向和/或在测量方向上以相同的谐振频率实现同步，由此消除了由于存在外界平动加速度而出现的多余信号输出，其中的平动加速度例如是由噪音、振动等干扰造成的。
背景技术：
陀螺仪是一种可检测角速度的测量装置，在目前，其被用作对轮船和飞行器进行精确导航的核心部件。近来，微电子机械系统(MEMS)技术领域中的发展使得在汽车导航装置中应用陀螺仪、以及将陀螺仪用作高性能摄像机中的手晃补偿(hand-oscillation compensating)装置成为了可能。
陀螺仪基于科氏力(Coriolis force)工作，当在第一轴方向上摆动或转动的质量受到从与第一轴方向垂直的第二轴方向上施加的作用力而以恒定的角速度转动时，科氏力便从第三轴方向作用在该质量上。通过测量感测平衡架的位移改变以及电容的改变而检测出角速度。
参见图1，图中表示了一种常规的、利用MEMS技术的微陀螺仪10，该陀螺仪设置有振荡平衡架12，其限定出振荡质量Ma，利用具有预定阻尼力或设置有阻尼器15并且在水平方向、即X轴方向上振荡的振荡方向且弹性体13使振荡质量Ma以谐振频率fa移动；驱动电极16，其具有驱动梳齿17，该梳齿以预定的间隔设置在振荡平衡架12的振荡梳齿14之间并被固定到晶片11上；感测平衡架18，其限定出感测质量Ms，利用具有预定阻尼力或设置有阻尼器23的感测方向弹性体19使感测质量Ms与振荡平衡架12一起振荡，然后，通过以恒定的角速度施加转动力，使感测质量在垂直方向、即Y轴方向上以谐振频率fs振荡；感测电极22，其具有电极梳齿21，该梳齿以预定的间隔设置在感测平衡架18的感测梳齿20之间并被固定到晶片11上。
下面介绍具有上述结构的微陀螺仪10的工作原理。首先，由于在驱动电极16上施加了交流电压，通过振荡梳齿14和驱动梳齿17使振荡平衡架12和感测平衡架18以谐振频率fa在X轴方向上振荡。
由于微陀螺仪10在外力的作用下以角速度Ω进行转动，所以振荡平衡架12和感测平衡架18在Y轴方向上受到科氏力的作用。
科氏加速度的大小由下式确定y··coriolis=2Ω(t)×x·(t)·······(1)]]>式中， 是时间相对振荡平衡架12在X轴方向上的位移的微分，t为时间。
利用科氏加速度，感测平衡架18借助于感测方向的弹性体19在Y轴方向上发生振荡。即使感测平衡架18在Y轴方向上只移动了很微小的距离，例如从几十纳米到几个纳米，感测平衡架18的感测梳齿20与感测电极22的电极梳齿21之间的电容就会发生变化。因而，就可将检测出的电压变化作为角速度的测量值。
但是，除了角速度Ω之外，微陀螺仪10也同样暴露在外界干扰、如噪音或冲击的作用下。如果微陀螺仪受到这样的干扰，则感测平衡架18就会由于平动加速度而移动。平动加速度、尤其是Y轴方向上的，会造成感测平衡架18移动，并因此而感测到无用信号。
更具体来讲，在输入角速度Ω不存在的情况下，感测平衡架18由于受到干扰而振动的过程中，信号的特性可被表达为Acosωat·cosωst ......(2)式中，ωa是振荡平衡架12的谐振频率，ωs是感测平衡架18的谐振频率，A为振幅。
基于上面的公式(2)，按照如下的公式分别表达两个独立的频率分量1/2A[cos(ωa-ωs)t+cos(ωa+ωs)t] ......(3)两频率分量中的一个在通过信号检测电路中的低通滤波器时被去除。另一频率分量、即1/2A[cos(ωa-ωs)t]却未被去除掉，因而，即使通过了低通滤波器，该信号仍然存在。原因在于在设计过程中，感测平衡架18的谐振频率ωs被设定为高于振荡平衡架12的谐振频率ωa，以提高灵敏度，由此导致两频率之间的差值ωa-ωs相对较小。
因此，如图2所示，当微陀螺仪1O受到外界冲击时就会检测到多余的信号。
发明内容
本发明实施例的特征是提供一种微陀螺仪，其不易于受外界干扰的影响，其可使感测电极与对应的感测平衡架在相同的方向上和/或以相同的谐振频率实现同步，从而可消除由于存在外界平动加速度而产生的多余信号输出，其中的平动加速度例如是由噪音、振动等干扰造成的。
为了实现上述的特征，本发明的一个实施例提供了一种可调整克服外界平动加速度的微陀螺仪，其包括振荡质量，其悬浮在晶片上方，以便在第一方向振荡；驱动电极，用于使振荡质量发生振荡；感测质量，其与振荡质量一起进行振荡，并同时在第二方向上运动，其中，第二方向与第一方向垂直；感测电极，用于检测所述感测质量的的运动；以及，感测电极支承部分，用于可动地固定感测电极，从而使感测电极随感测质量在第二方向上移动。
感测电极支承部分可被制为感测电极弹性体，其被弹性地布置在感测电极与晶片之间，用于使感测电极在第二方向上运动。
感测电极在第二方向上的谐振频率或者与感测质量在感测方向上的谐振频率相等或近似。
根据本发明的另一优选实施例，一种可调整克服外来平动加速度的微陀螺仪包括外平衡架，其悬浮在晶片的上方，以便在第一方向上振荡；多个第一梳齿单元，它们设置在外平衡架的外侧上；至少一个驱动电极单元，其具有多个第二梳齿单元，这些单元以预定的间隔设置在各个第一梳齿单元之间，以便振荡外平衡架；内平衡架，其被可动地设置在外平衡架中，以便能随外平衡架一起振荡，并同时在第二方向上运动，其中，第二方向与第一方向垂直；多个第三梳齿单元，其在第二方向上被设置在内平衡架内部形成的一个或多个部分中；至少一个感测电极单元，其被设置在内平衡架的部分中并具有多个电极梳齿单元，这些单元以预定的间隔设置在部分的第三梳齿单元之间；以及，感测电极支承部分，用于可动地固定感测电极，并使感测电极可随内平衡架在第二方向上移动。
感测电极支承部分可被制为感测电极弹性梁体，其被弹性地布置在感测电极单元与晶片之间，用于使感测电极单元在第二方向上运动。感测电极弹性梁体可包括锚固件，其被固定到晶片上并向上延伸；弹性水平梁，其被弹性地设置，用于将锚固件的两侧与感测电极单元相连。
感测电极在感测方向上的谐振频率与内平衡架在第二方向上的谐振频率相等或者近似。
第一、第二以及第三梳齿单元都包括多个梳齿。
内平衡架的内部可被形成单个或多个部分，多个第三梳齿单元分别被设置在这些部分的两侧，感测电极单元可包括一个或多个感测电极，它们分别被设置到内平衡架内部的单个或多个部分中，感测电极单元还具有多个电极梳齿单元，它们以预定的间隔设置在各个第三梳齿单元之间。
本领域技术人员通过阅读下文参照附图对本发明优选实施例所作的详细描述，可对本发明上述的、以及其它的特征和优点有清楚的认识，在附图中图1是普通微陀螺仪的原理简图；图2中的图表示出当向图1所示微陀螺仪施加外部冲击时所检测到的信号；图3是根据本发明一实施例的微陀螺仪的原理简图；图4A是单自由度系统的示意图，用于解释根据本发明一实施例的微陀螺仪的原理，图4B和图4C中的图线表示了所述单自由度系统的单位冲击以及该冲击的响应特性；图5是根据本发明一优选实施例的微陀螺仪的俯视图；图6是根据本发明另一优选实施例的微陀螺仪的俯视图；以及图7A-E中的图形表示了当在0.01秒内作用1G的加速度脉冲时，在图6所示的微陀螺仪中，根据感测平衡架的谐振频率f，时间与第一、第二感测电极相对感测平衡架的相对位移之间关系的计算结果；以及，在普通的微陀螺仪中，根据感测平衡架的谐振频率f，时间与第一、第二静止电极相对感测平衡架的相对位移之间关系的计算结果。
具体实施例方式
2002年10月12日提交的、题为“可调整克服平动加速度的微陀螺仪”，的韩国专利申请2002-62301中所公开的全部内容都被本申请所引用。
下面将参照附图对本发明作更为全面的描述，在附图中表示出了本发明的优选实施例。但本发明也可通过其它不同的方式进行实施，而不应当被限定为仅按照本文所列出的实施例进行制造。尽管如此，通过提供这些实施例使本文的公开是充分而完整的，并将向本领域技术人员完全地表达本发明的范围。图中，所有相同的元件都用同样的附图标记指代。
图3示意性地表示了根据本发明一实施方式的微陀螺仪100。
根据本发明一实施例的微陀螺仪100设置有振荡平衡架112，其形成振荡质量Ma，悬浮在晶片111的上方，以便在水平方向、即X轴方向上以谐振频率fa振荡；驱动电极116，其被固定到晶片111上，并具有驱动梳齿117，这些梳齿以预定的间隔设置在振荡平衡架112的振荡梳齿114之间；感测平衡架118，其形成感测质量Ms，该感测质量被设置成在与振荡平衡架112一道振荡的过程中，当受到一个角速度Ω时，以谐振频率fs在垂直方向、即Y轴方向上振荡；感测电极122，其被可动地固定到晶片111上，并具有电极梳齿121，这些梳齿121以预定的间隔设置在感测平衡架118的感测梳齿120之间；以及，感测电极支承部分128，用于相对于晶片111可动地固定感测电极122，这样，在受到外界冲击作用时，感测电极122可在与感测平衡架118的感测方向相同的方向上移动、即可在Y轴方向上移动。
利用被弹性地设置在振荡平衡架112与晶片111之间的振荡方向弹性体113，振荡平衡架112在X轴方向振荡。弹性体113设置有预定的阻尼力或阻尼器115。感测平衡架118与振荡平衡架112一道在感测方向、即X轴方向上振荡，并由于受到以预定角速度Ω施加的转动力作用，而在感测方向、即Y轴方向振荡。
尽管在图3所示的示例中，振荡平衡架112的一侧处形成有驱动梳齿117，且单个的驱动电极116被制成与振荡梳齿114相对应，但可以理解还可在振荡平衡架112的另一侧另外制有振荡梳齿114，且驱动电极116可具有正极驱动梳齿117和负极驱动梳齿117，它们是对称布置的，并与振荡梳齿114相对应。
另外，尽管图3中所示的感测电极122只具有一种极性，但为了降低检测噪声、提高检测精度，也可平行于Y轴方向设置一对正、负电极。在此情况下，由于正、负感测电极的电极梳齿121与感测梳齿120之间的电容是相反的，因而，如果施加外界冲击，通过计算出正感测电极122所产生电容与负感测电极122所产生电容之间的差值，就可测量出感测平衡架118在Y轴方向上的位移。
可动地固定感测电极122、使其可在Y轴方向上移动的感测电极支承部分128设置有感测电极弹性体124，该弹性体被弹性地设置在感测电极122与晶片111之间。感测电极弹性体124设置有预定的阻尼力或者阻尼器125。
感测电极122在感测方向上的谐振频率等于或类似于振动平衡架118、即感测质量的谐振频率。优选地，感测电极122在感测方向上的谐振频率等于振动平衡架118在感测方向上的谐振频率。
下面将对设定该优选条件的原因进行解释。假定不从外界向图3所示的微陀螺仪100输入任何的角速度Ω，但只输入脉冲冲击，由于振荡平衡架112在Y轴方向上的刚性非常大，所以该脉冲的Y轴方向特性将会导致可动的振荡电极122和感测平衡架118受感测电极弹性体124和感测方向弹性体119的作用而在Y轴方向上移动，其中的感测方向弹性体119被弹性地设置在感测平衡架118和振荡平衡架112中。感测方向弹性体119设置有预定的阻尼力或者阻尼器123。
感测电极122和感测平衡架118对Y轴方向上脉冲输入的响应特性与图4A中所示的单自由度系统的响应特性类似，该单自由度系统具有质量M、弹性系数k、以及阻尼系数c。
单自由度系统对图4B所示单位脉冲输入的响应特性如下式所示y(t)=e-ξωntmωdsin(ωdt)········(4)]]>式中，ξ=c2mωn,ωd=ωn1-ξ2,ωn=km.]]>从公式(4)可看出，在施加脉冲的情况下，单自由度系统的响应特性被表达为图4C所示的质量M的谐振频率。
由于感测电极122和感测平衡架188的响应特性由于Y轴方向脉冲而被表达为谐振频率的形式，所以，如果感测电极122在感测方向上的谐振频率等于感测平衡架118在感测方向上的谐振频率，则感测电极122与感测平衡架118之间的相对位置就能保持恒定，即使在受到Y轴方向脉冲作用的情况下。
更具体地，假定质量为M1、弹性系数为k1的不受阻尼作用的第一单自由度系统以及质量为M2、弹性系数为K2的不受阻尼作用的第二单自由度系统分别具有相同的谐振频率W1和W2，则满足k1/M1＝k2/M2，且初始位移为零(0)。因而，第一、第二系统的位移随时间(t)的变化以下式表达x(t)=υ0ωnsinωnt·······(5)]]>式中，υ0为初始速度。
因此，如果初始速度υ0由于施加给第一、第二系统的外界脉冲而在各个系统中相同，则第一、第二系统的响应特性也将完全相同。
例如，假定第一系统的质量M1受到脉冲G的作用，且其速度v在t＝0-时为零，且施加脉冲之后的瞬间时刻为t＝0，则可获得如下的公式G＝M1v1(t＝0)-M1v1(t＝0-)＝M1v1(t＝0) ......(6)因而，质量M1的初始速度(v1(t＝0))为 假定第二系统的质量M2受到与质量M1不同的脉冲，但却产生了相同的加速度，质量M1的加速度a、即质量M2的加速度a，满足关系式M1a=GΔt·GM1Δt.]]>因此，对于质量M2，可获得如下的公式M2a=M2[υ2(t=0)-υ2(t=0-)Δt=M2υ2(t=0)Δt······(7)]]>相应地，质量M2的初始速度υ2(t＝0)为v2(t=0)=aΔt=GM1ΔtΔt=GM1]]>由于第一、第二系统的质量M1、M2具有相同的初始速度并具有相同的谐振频率，因而对外界脉冲具有相同的响应特性。
在微陀螺仪100的情况下，具有不同形状和体积的感测平衡架118和感测电极112在大气环境中将具有不同的阻尼系数c。一旦被封装在真空中，则感测平衡架118和感测电极122的阻尼系数c将只受形成这些部件的材质的阻尼特性的影响。结果，感测平衡架118和感测电极122的阻尼系数c几乎相等。
如上所述，通过采用被可动地固定到晶片11中的可动感测电极122，并且鉴于感测平衡架118和感测电极122相对外界脉冲具有相同位移的事实，可防止检测到由外界脉冲带来的信号。
下面将对根据本发明的具有上述构造的微陀螺仪100的工作过程进行描述。
首先，向驱动电极116施加交流电，由于振荡梳齿114、驱动梳齿117和弹性体113之间分别产生静电作用力，所以振荡平衡架112和感测平衡架118在X轴方向上以谐振频率fa振荡。
此时，随着微陀螺仪100在外力作用下以角速度Ω转动，振荡平衡架112和感测平衡架118在Y轴方向上受到科氏力的作用，因而，感测平衡架118受感测方向弹性体119的作用而在Y轴方向上振荡。
由于感测平衡架118在Y轴方向上产生了几十纳米到几纳米的位移，感测平衡架118的感测梳齿120相对感测电极122的电极梳齿121发生移动。结果，感测梳齿120与电极梳齿121之间的电容发生改变。因而，就可利用电路(图中未示出)将电压信号的变化以角速度的形式检测出。
假定受到了外界脉冲的作用，由于振荡平衡架112在Y轴方向上的刚性较大，所以脉冲的Y轴方向分量将只能使感测电极122和感测平衡架118发生位移。
但是，感测电极122和感测平衡架118对脉冲Y轴方向分量的响应特性由于感测电极弹性体124而可以被表达为相同的谐振频率，所以，即使受到脉冲Y轴分量的作用，感测电极122和感测平衡架118的位移也相同。因而，分别属于感测电极122和感测平衡架118的感测梳齿120、电极梳齿121之间的电容就不会受到脉冲Y轴方向分量的影响。这样，就可避免检测到由脉冲Y轴方向引发的信号。
参见图5，图中表示了一个根据本发明优选实施例的微陀螺仪100′。
根据本发明第一优选实施例的微陀螺仪100′设置有纵长的振荡平衡架112′，其被制成为在晶片111′上方悬浮，以便于在水平方向、即X轴方向上振荡；第一梳状体114′，其包括多个第一梳齿114a、114b，它们分别以预定的间隔设置在振荡平衡架112′的上、下两侧(图5中的上下两侧)；驱动电极单元116′，其包括四个驱动电极器件116a、116b、116c以及116d，这些驱动电极器件具有多个第二梳齿117a、117b、117c以及117d，这些梳齿以预定的间隔设置在第一梳齿114a、114b之间，从而通过电源而使振荡平衡架112′振荡；感测平衡架118′，其被设置在振荡平衡架112′中，以便与振荡平衡架112′一道在感测方向、即垂直方向或Y轴方向上振荡；多个第三梳齿120、120b，设置在感测平衡架118′内的上下两侧(图5)；感测电极单元122′，其具有多个电极梳齿单元121a、121b，它们以预定的间隔设置在第三梳齿120a、120b之间；以及，感测电极支承部分128′，其相对晶片111′可动地固定感测电极单元122′，从而使感测电极单元122′在与感测平衡架118′的感测方向相同的方向上、即Y轴方向发生振荡。
通过弹性地设置在振荡平衡架112′与晶片111′之间的、且带有预定阻尼力的振荡方向弹性固定部分113′，使振荡平衡架112′在X轴方向上振荡。振荡方向弹性固定部分113′包括四个处于振荡方向弹性梁体113a、113b、113c和113d，这些弹性梁体被设置在振荡平衡架112′拐角的附近。
在振荡平衡架112′左外侧和右外侧(图5)上制有梳齿传感器126，其检测感测平衡架118′在X轴方向上的振动。梳齿传感器126包括两个梳齿传感器单元126a、126b，这两个单元具有细长的第五梳齿126a′和126b′，它们被制成分别与制在振荡平衡架112′左、右外侧上的第四梳齿114c、114d相对，从而在利用驱动电极单元116a、116b、116c、116d使振荡平衡架112′的第一梳齿114a、114b振荡的过程中防止振荡电压沿例如底面的某条路径传递到振荡平衡架112′等部件上，进而对梳齿传感器126造成干扰。
驱动电极单元116a、116b、116c以及116d被设计成相互对称地受到正电压和负电压的作用，这样，当由于在各个梳齿感测单元126a、126b的两端上施加振荡电压而产生交流干扰电压时，可使正电压与负电压相互抵消。例如可这样来进行设计在驱动电极单元116a、116c上施加正电压，而在驱动电极单元116b、116d上施加负电压。由于振荡平衡架112′几乎不受到振荡电压电位的影响，所以其能稳定谐振。
利用弹性地设置在感测平衡架118′与振荡平衡架112′之间的感测方向弹性固定部分119′，使感测平衡架118′在Y轴方向上振荡。感测方向弹性固定部分119′包括两个感测方向弹性梁体119a、119b，它们被设置在感测平衡架118′的两侧，并具有预定的阻尼力。
感测电极单元122′被制成正感测电极或负感测电极，并分别与正、负电极支承部分(图中未示出)相连，当承受外部脉冲时，感测电极单元122′通过计算出正或负极感测电极122′的电极梳齿121a、121b与感测平衡架118′上第三梳齿120a、120b之间的电容差来检测感测平衡架118′在Y轴方向上的位移。在采用检测电容变化的普通电路的情况下，通过检测电压信号就能测量出角速度信号，其中的电压信号与电容的变化成比例。
感测电极支承部分128′被制成感测电极弹性梁体的形式，该弹性梁体具有锚固件或垂直销柱127′，其被固定到晶片111′的上表面上并向上延伸；弹性设置的弹性水平梁124′，其用于将锚固件127′的上侧与感测电极单元122′的上侧相连。
如此设计使被感测电极弹性梁体128′支承的感测电极单元122′在感测方向上的谐振频率与被感测方向弹性梁体119a、119b支承的感测平衡架118′在感测方向上的谐振频率相同。
因而，当受到Y轴方向脉冲作用时，感测电极单元122′与感测平衡架118′的位移是相同的，结果感测电极单元122′上电极梳齿单元121a、121b与感测平衡架118′的第三梳齿120a、120b之间的电容不会受到脉冲Y轴方向分量的影响。这样就可防止检测到由脉冲Y轴分量带来的信号。
具有上述构造的微陀螺仪100′的工作过程与图3的原理图所示的微陀螺仪100几乎完全相同。因而，略去对其工作过程的描述。
参见图6，图中表示了根据本发明另一优选实施例的微陀螺仪100′。
根据该实施例的微陀螺仪100″与图5所示的本发明第一实施例类似，区别仅在于感测平衡架118″被分成了两个部分118a、118b，且感测电极单元122″被布置在两部分118a、118b之间。
感测平衡架118″设置有多个第三梳齿120a′、120b′、120c、120d，在感测方向上，这些梳齿分别位于对应部分118a、118b的上、下两侧(图6)。
感测电极单元122″包括第一、第二感测电极122a和122b，它们分别设置在两部分118a、118b中。
第一、第二感测电极122a、122b设置有多个电极梳齿单元121a′、121b′、121c、121d，它们被设置在部分118a、118b上各个第三梳齿120a′、120b′、120c、和120d之间，并以预定的间隔与第三梳齿120a′、120b′、120c、120d相对置。
另外，第一、第二感测电极122a、122b被第一、第二感测电极支承部分128″、128可动地支承在晶片111″上，每个感测电极组成部分128″都被设计成感测电极弹性梁体的形式，它们分别具有垂直柱127″和127、以及弹性水平梁124″和124，从而可在Y轴方向上运动。
另外，为了降低测量噪声、从而提高灵敏度，第一、第二感测电极122a、122b被设计成与带有正极或负极的正电极支承部分和负电极支承部分(图中未示出)相连。因而，在受到外界脉冲的作用时，正感测电极的电容变化与负感测电极的电容变化是相反的，利用正感测电极与负感测电极的电容差值，就可确定出平衡架118″在Y轴方向上的位移。
图7B、7C和7D所表示的计算结果为当用图7A中所示的1G脉冲加速度作用0.01秒时，第一、第二感测电极122a、122b根据感测平衡架的谐振频率f相对感测平衡架118″的位移的相对距离与时间之间的关系，此时，第一感测电极122a具有电极梳齿单元121a′、121b′，第二感测电极122b具有电极梳齿单元121c和121d。
计算结果基于这样的条件感测平衡架118″的重量为3.4E-8kg、刚度为14.50N/m、阻尼系数为6.4E-6N-sec/m、第一感测电极122a和第二感测电极122b的重量为1.7E-8kg、刚度为72.50N/m、以及阻尼系数为1.6E-6N-sec/m，且驱动频率为10.4kHz、调整电压为3V、输入的角速度Ω为w＝15rad/s和R0＝30rad/s。
图7B表示当感测平衡架118″的谐振频率f、第一感测电极122a的电极梳齿单元121a′和121b′的谐振频率f、以及第二感测电极122b的电极梳齿单元121c和121d的谐振频率f均等于10.32kHz时，感测平衡架118与第一感测电极122a之间的相对距离，从图可看出，未对1G的外界加速度作出响应。
图7C和图7D表示了由于制造误差而使感测平衡架118″的谐振频率f、第一感测电极122a的电极梳齿单元121a′和121b′的谐振频率、以及第二感测电极122b的电极梳齿单元121c和121d的谐振频率分别等于10.32kHz、10.53kHz、10.37kHz、10.32kHz、10.59kHz、10.59kHz时的测量结果。如图7C和图7D所示，尽管检测到了异常信号，但相比于图7E所示的异常信号，这些异常情况可被忽略，在图7E的情况中，如现有技术那样，第一、第二感测电极122a、122b被固定到晶片111″上，且用1G的脉冲作用0.01秒。
由于根据本发明第二优选实施例的微陀螺仪100″的工作过程与图3的原理图所示的微陀螺仪100几乎完全相同。因而，略去对其工作过程的描述。
如上所述，通过将感测平衡架与和该感测平衡架相对的感测电极设置成可在相同的方向上运动和/或在感测方向上具有相同的谐振频率，根据本发明的微陀螺仪将不会检测到那些由外界平动加速度带来的无用信号，其中的平动加速度是由噪音、冲击等外部干扰造成的。
上文公开了本发明的优选实施例，尽管采用了一些特定的术语，但应当在概括和描述性的含义上来理解这些描述，而并非用于限定。因而，本领域普通技术人员可以理解在不偏离本发明设计思想和保护范围的前提下，可对实施例的形式和细节特征作多种改动，本发明的范围被设定在后附的权利要求书中。
权利要求
1.一种可调整克服外界平动加速度的微陀螺仪，包括振荡质量，其悬浮在晶片上方以便在第一方向振荡；驱动电极，用于使振荡质量振荡；感测质量，与振荡质量一道发生振荡，并同时在第二方向上运动，所述第二方向与第一方向垂直；感测电极，用于检测所述感测质量的运动；以及感测电极支承部分，用于可动地固定感测电极，使得感测电极可随感测质量在第二方向上移动。
2.根据权利要求1所述的微陀螺仪，其特征在于感测电极支承部分包括感测电极弹性体，其被弹性地布置在感测电极与晶片之间，用于使感测电极在第二方向上运动。
3.根据权利要求2所述的微陀螺仪，其特征在于感测电极在第二方向上的谐振频率与感测质量在第二方向上的谐振频率相等或者近似。
4.一种可调整克服外界平动加速度的微陀螺仪，包括外平衡架，其悬浮在晶片的上方以便在第一方向上振荡；多个第一梳齿单元，设置在外平衡架的外侧上；至少一个驱动电极单元，其具有多个第二梳齿单元，这些梳齿单元以预定的间隔设置在第一梳齿单元之间，以便使外平衡架振荡；内平衡架，可动地设置在外平衡架中以便能随外平衡架一起振荡，同时，其还在第二方向上运动，所述第二方向与第一方向垂直；多个第三梳齿单元，这些单元在第二方向上被设置在内平衡架内部形成的一个或多个部分中；至少一个感测电极单元，设置在内平衡架的部分中，并具有多个电极梳齿单元，这些梳齿单元以预定的间隔设置在所述部分的第三梳齿单元之间；以及感测电极支承部分，用于可动地固定感测电极，使得感测电极可随内平衡架在第二方向上移动。
5.根据权利要求4所述的微陀螺仪，其特征在于感测电极支承部分包括感测电极弹性梁体，其被弹性地布置在感测电极单元与晶片之间，用于使感测电极单元在第二方向上运动。
6.根据权利要求5所述的微陀螺仪，其特征在于感测电极弹性梁体包括锚固件，其被固定到晶片上并向上延伸；以及弹性水平梁，其被弹性地设置，用于将锚固件的两侧与感测电极单元相连。
7.根据权利要求6所述的微陀螺仪，其特征在于感测电极在感测方向上的谐振频率与内平衡架在第二方向上的谐振频率相等或者近似。
8.根据权利要求7所述的微陀螺仪，其特征在于第一、第二以及第三梳齿单元都包括多个梳齿。
9.根据权利要求8所述的微陀螺仪，其特征在于内平衡架的内部被形成单个部分，多个第三梳齿单元被分别设置在该部分的两侧；以及感测电极单元包括感测电极，其被设置到内平衡架内部的单个部分中，感测电极单元还具有多个电极梳齿单元，它们以预定的间隔设置在第三梳齿单元之间。
10.根据权利要求8所述的微陀螺仪，其特征在于内平衡架的内部形成有多于两个的部分，多个第三梳齿单元被分别设置在这些部分的两侧；以及感测电极单元包括多个感测电极，它们被分别设置到内平衡架内部的各个部分中，感测电极单元还具有多个电极梳齿单元，它们以预定的间隔设置在第三梳齿单元之间。
全文摘要
本发明公开了一种可调整克服外界平动加速度的微陀螺仪，其包括振荡质量，其悬浮在晶片上方以便在第一方向振荡；驱动电极，用于使振荡质量振荡；感测质量，其与振荡质量一道发生振荡并同时在第二方向上运动，该第二方向与第一方向垂直；感测电极，用于检测所述感测质量的运动；以及，感测电极支承部分，用于可动地固定感测电极，使得感测电极可随感测质量在第二方向上移动。根据本发明的微陀螺仪可防止由噪音、冲击脉冲等外界干扰造成的信号被检测到。
文档编号G01C19/56GK1497240SQ20031010101
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月10日 优先权日2002年10月12日
发明者赵镇佑 申请人:三星电机株式会社