本发明涉及谐振器微陀螺，具体地，涉及金刚石圆盘圆形梁谐振微陀螺及其制备方法。
背景技术：
陀螺仪是一种能够敏感检测载体角度或角速度的惯性器件，在姿态控制和导航定位等领域有着非常重要的作用。随着国防科技和航空、航天工业的发展，惯性导航系统对于陀螺仪的要求也向低成本、小体积、高精度、多轴检测、高可靠性、能适应各种恶劣环境的方向发展。基于微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem，mems)技术的微陀螺仪采用微纳批量制造技术加工，其成本、尺寸、功耗都很低，而且环境适应性、工作寿命、可靠性、集成度与传统技术相比有极大的提高，因而mems级的微陀螺已经成为近些年来mems技术广泛研究和应用开发的一个重要方向。随着mems陀螺在导航系统中的应用和发展，国外科学家1994年研制的半球谐振陀螺具有较高的性能。借助于这种半球谐振陀螺的研究，研究者们对具有高q值和对称结构的mems谐振器的设计有了更好的理解。但是，由于早期的杆结构谐振器的杆部分需要组装在微机械机构上，从长远来看，更高的动态负载和在连接处的不精确连接会导致半球谐振陀螺产生更大偏移。于是，想到了设计一种具有良好对称性的、小而紧凑的、平面结构的mems陀螺，即金刚石圆盘圆形梁谐振微陀螺。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种谐振微陀螺及其制备方法。根据本发明提供的一种谐振微陀螺，包括基底、谐振器；所述谐振器设置在基底上；所述谐振器包括凸出部、双梁环；所述凸出部的中心点与基底的中心点重合；所述双梁环的一端沿周向与凸出部相连接。优选地，还包括环形梁；所述谐振器设置在环形梁内；所述环形梁构成谐振器容纳槽；所述环形梁的内梁壁与双梁环的另一端相连接；所述谐振微陀螺，还包括电极；所述电极沿周向设置在环形梁的外梁壁一侧；所述电极均匀分布在基底上；所述电极的数量为多个；多个所述电极之间具有间隙；所述环形梁的内梁壁为朝向基底的中心点方向的梁壁；所述环形梁的外梁壁朝向电极方向的梁壁。优选地，所述双梁环的数量为多个；多个所述双梁环围绕凸出部均匀分布；相对设置的多个所述双梁环之间的连线的中点在凸出部的中心点上。优选地，所述凸出部和电极均涂覆有导电薄膜；所述电极的位置与双梁环的位置一一对应；多个所述双梁环之间具有间隙。优选地，所述电极呈圆环分段形状；所述双梁环的数量为多个；所述电极的数量与双梁环的数量相同；相对设置的所述双梁环之间形成第一连线；与所述双梁环对应的相对设置的所述电极之间形成第二连线；所述第一连线与第二连线重合。本发明还提供了一种谐振微陀螺的制备方法，包括容纳槽形成步骤、电极形成步骤以及谐振器形成步骤。优选地，所述容纳槽形成步骤包括谐振器容纳槽形成步骤、电极容纳槽形成步骤；在所述谐振器容纳槽形成步骤中：在soi的硅层上形成谐振器容纳槽；在所述电极容纳槽形成步骤中：在soi的硅层上形成电极容纳槽。优选地，在所述电极形成步骤中：在所述电极容纳槽内形成电极。优选地，在所述谐振器形成步骤中：在所述谐振器容纳槽内形成谐振器。优选地，所述电极与谐振器的材料均为碳材料。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、加工工艺步骤简洁，采用成熟的微机械加工工艺和刻蚀方法，利于批量生产；2、金刚石圆盘圆形梁谐振微陀螺具有高度对称性，且结构相对稳定，抗冲击，具有优良的性能；3、分布在金刚石圆盘圆形梁谐振器外围边缘的电极相对于分布在金刚石圆盘圆形梁谐振器中同心圆环内部的电极而言，可以提高金刚石圆盘圆形梁谐振陀螺的q值，因而响应更加灵敏。4、本发明具有体积小、结构稳定、响应灵敏等优点，具有良好的对称性，因而可以达到较高的性能。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本发明提供的谐振微陀螺的俯视图。图2为本发明提供的谐振微陀螺的立体图。图3为本发明提供的谐振微陀螺的剖视图。图4为本发明提供的谐振器的俯视图。图5为本发明提供的谐振器的立体图。图6为本发明提供的谐振器的主视图。图7为本发明提供的谐振器与其外围边缘电极相对位置的俯视图。图8为本发明提供的谐振器与其外围边缘电极相对位置的立体图。图9为本发明提供的谐振器与其外围边缘电极相对位置的剖视图。图10为本发明提供的谐振微陀螺的制作流程示意图。图11为本发明提供的谐振微陀螺的制作流程示意图。图12为本发明提供的谐振微陀螺的制作流程示意图。图13为本发明提供的谐振微陀螺的制作流程示意图。图14为本发明提供的谐振微陀螺的制作流程示意图。图15为本发明提供的谐振微陀螺的制作流程示意图。图中附图标记如下表所示：基底100凸出部101谐振器102双梁环103电极104硅层105电极容纳槽106谐振器材料107牺牲层108环形梁109谐振器容纳槽110孤立圆环111柔性梁112具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。如图1至图9所示，本发明提供了一种谐振微陀螺，包括基底100、谐振器102；所述谐振器102设置在基底100上；所述谐振器102包括凸出部101、双梁环103；所述凸出部101的中心点与基底100的中心点重合；所述双梁环103的一端沿周向与凸出部101相连接。本发明提供的谐振微陀螺，还包括环形梁109；所述谐振器102设置在环形梁109内；所述环形梁109构成谐振器容纳槽110；所述环形梁109的内梁壁与双梁环103的另一端相连接；所述谐振微陀螺，还包括电极104；所述电极104沿周向设置在环形梁109的外梁壁周围；所述电极104均匀分布在基底100上；所述电极14的数量为多个；多个所述电极14之间具有间隙；所述环形梁109的内梁壁为朝向基底100的中心点方向的梁壁；所述环形梁109的外梁壁朝向电极104方向的梁壁。所述双梁环103的数量为多个；多个所述双梁环103围绕凸出部101均匀分布；相对设置的多个所述双梁环103之间的连线的中点在凸出部101的中心点上。所述中心点，优选地可以理解为圆心，但所述凸出部101的形状并不限定于环形或圆形，矩形及其他形状均在本发明的保护范围内。所述凸出部101和电极104均涂覆有导电薄膜；所述电极104的位置与双梁环103的位置一一对应；多个所述双梁环103之间具有间隙。所述电极104呈圆环分段形状；所述双梁环103的数量为多个；所述电极104的数量与双梁环103的数量相同；所相对设置的所述双梁环103之间形成第一连线；与所述双梁环103对应的相对设置的所述电极104之间形成第二连线；所述第一连线与第二连线重合。其中，所述圆环分段形状，即将圆环沿半径方向切割得到的形状，该形状属于圆环的一部分。所述上述的相对设置，具体地为，双梁环103优选的为两两相对设置，且沿周向均匀分布在凸出部101的周围，并与凸出部101的侧壁相连接。本发明还提供的一种谐振微陀螺的制备方法，包括容纳槽形成步骤、电极形成步骤以及谐振器形成步骤。所述容纳槽形成步骤包括谐振器容纳槽形成步骤、电极容纳槽形成步骤；在所述谐振器容纳槽形成步骤中：在soi的硅层105上形成谐振器容纳槽110；在所述电极容纳槽形成步骤中：在soi的硅层105上形成电极容纳槽106。所述电极形成步骤中：在所述电极容纳槽106内形成电极104。在所述谐振器形成步骤中：在所述谐振器容纳槽110内形成谐振器102。下面对本发明提供的谐振微陀螺及其制备方法进行进一步说明：如图1至图9所示，本发明提供了一种谐振微陀螺，优选地，所述基底100的中央为底面圆直径的数值范围可以为20μm～2mm的中央圆柱，即凸出部101；次外围的8个电极104，优选地为扇环电极的宽度的数值范围可以为10μm～50μm。如图3所示，所述基底100的凸出部分，即凸出部101和优选地为8个外围边缘离散的电极104的高度的数值范围可以为1μm～100μm。如图4、图5所示，所述谐振器102的中央是直径的数值范围优选地为20μm～2mm的中央圆柱；每个双梁环103中的孤立圆环111均呈中心对称，且优选地包括两个柔性梁112和一个孤立圆环111，两个柔性梁112的尺寸相同，长度均优选地数值范围为10μm～100μm、宽度的数值范围为5μm～50μm，圆环的外圆直径的数值范围为10μm～100μm、内圆直径的数值范围为10μm～100μm。柔性梁112与凸出部101的侧壁相连接。如图1至图3所示，优选地，所述基底100上8个外围边缘离散的电极104等间距分布且每个电极101的宽度均相同，基底100上凸出的中央圆柱和8个外围边缘离散的电极104的高度均相同。如图7至9所示，优选地，谐振器102的中央是圆柱体结构，即中央圆柱为圆柱体结构，围绕着中央圆柱的是8个双梁环103，每个双梁环103包括孤立圆环111、两个柔性梁112；多个所述柔性梁112的长度、宽度均相同，多个所述孤立圆环111的外圆直径、内圆直径也均相同。如图1至9所示，8个所述电极104沿谐振器102外围边缘均匀分布，且每个电极104的中心轴均与谐振器102的中心轴重合，每个电极104的宽度均相同，每个电极104与谐振器101的间隙距离也均相同。优选地，谐振器102外围边缘的电极104分别为4个驱动电极和4个检测电极；其中：4个驱动电极和4个检测电极均匀间隔排布，相邻驱动电极的位置间隔90°，相邻检测电极的位置间隔90°，相邻驱动电极和检测电极的位置间隔45°。在本发明的其中一种实施例中，所述基底100的厚度的数值范围为300μm～800μm、直径的数值范围为2mm～8mm；所述基底100为绝缘体上的硅(silicon-on-insulator，soi)片，硅材料具有耐高温、热膨胀系数小、耐腐蚀、谐振等特性，可以使陀螺仪成品能在恶劣环境下工作。在本发明的其中另一种实施例中，谐振器102的厚度的数值范围为100μm～500μm、直径的数值范围为2mm～8mm；所述电极104的厚度的数值范围为100μm～500μm；所述谐振器102及其外围边缘的电极104的材料均为金刚石，即谐振器材料107，金刚石性质稳定，可以使陀螺仪达到较高的性能。下面对本发明提供的谐振陀螺的制备方法进行进一步说明：(1)如图10，清洗绝缘衬底上的硅(silicon-on-insulator，soi)片；(2)如图11，利用深反应离子蚀刻(deepreactiveionetching，drie)技术在soi片上将顶层硅刻蚀出与所述离散电极、所述圆盘圆形梁谐振器形状相同的槽，即电极容纳槽106、谐振器容纳槽110；所述soi片的埋氧化层，即牺牲曾层108用作刻蚀所述槽的停止层；(3)如图12，利用低压化学沉积法(lowpowerchemicaldeposition,lpcvd)在所述槽里沉积金刚石；(4)如图13，在所述沉积步骤之后利用激光切割或者抛光的方法去除所述槽外的金刚石；具体地说，所述槽外的金刚石，指的是位于所述电极容纳槽106、谐振器容纳槽110这两者的槽口外部的碳材料，优选地为金刚石；更具体地说在步骤(3)将金刚石沉积在电极容纳槽106、谐振器容纳槽110这两者的槽腔内，随后通过光切割或者抛光的方法将没过于槽口外的金刚石去除；(5)如图14，用湿法腐蚀或者气体刻蚀法去除所述soi片的顶层硅，所述湿法腐蚀的溶液可选择koh溶液，所述气体刻蚀可选择xef2；(6)如图15，利用hf酸刻蚀soi片牺牲层氧化硅得到所述金刚石器件，即本发明提供的谐振微陀螺。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。当前第1页12