电极10与第二固定电极3之间的面积或距离变小，该两个X轴检测电容构成了差分电容结构，提高了 X轴加速度检测的精度。
[0040]第一可动电极9与第一固定电极2之间和/或第二可动电极10与第二固定电极3之间可以采用梳齿状的电容结构，梳齿电容的结构属于现有的技术，在此不再具体说明。
[0041]本发明的惯性测量模块，所述两条第一弹性梁12沿着质量块X轴方向的中线对称分布，所述第二弹性梁11偏离质量块Y轴方向的中线。当该惯性测量模块在受到Z轴方向的加速度时，由于第二弹性梁11的偏心设置，使得质量块I以第二弹性梁11为轴发生偏转运动。
[0042]具体地，以图1的视图方向为参考，两条第一弹性梁12相对于质量块X轴方向的中线对称分布，而第二弹性梁11偏离质量块Y轴方向的中线，也就是说，第二弹性梁11到质量块I左端的距离与其到质量块I右端的距离不等。例如，第二弹性梁11偏离至质量块Y轴方向中线的右方，当质量块I遇到Z轴方向的加速度时，由于质量块I与第二弹性梁11之间的偏心设置，使得质量块I可以相对于第二弹性梁11发生转动。
[0043]所述质量块I上还设有与第一极片4组成Z轴检测电容的上电极(视图未给出)，在本发明一个优选的实施例中，该质量块I本身就是Z轴检测电容的上电极，此时，质量块1、第一可动电极9、第二可动电极10可作为各自电容的接地极片使用。
[0044]第一极片4的数量可以设置两个，对称分布在第二弹性梁11的两侧。当Z轴方向有加速度时，质量块I相对于第二弹性梁11发生偏转，也就是说，质量块I绕着第二弹性梁11转动，从而改变质量块I与第一极片4之间的距离，实现Z轴检测电容的变化。质量块I与其中一个第一极片4之间的距离变大，与另一个第一极片4之间的距离变小，使得两个第一极片4与质量块之间可以构成差分电容结构，以提高Z轴加速度检测的精度。当Y轴方向有加速度时，质量块I通过第一弹性梁12的变形在Y轴方向发生位移，从而通过第一可动电极9与第一固定电极2来测量Y轴方向的加速度。当X轴方向有加速度时，质量块I通过第二弹性梁11的变形在X轴方向上发生位移，从而通过第二可动电极10与第二固定电极3来测量X轴方向的加速度。
[0045]本发明的惯性测量模块，平面内的某一轴(X轴、Y轴)的运动不会受到结构偏心特性的影响。而且采用两条沿着质量块X轴方向中线对称的第一弹性梁连接质量块，无论质量块受到哪个方向的加速度，可以确保其不会沿着第一弹性梁发生偏转，质量块与第一弹性梁之间只会发生线运动，从而提高了检测的精度；而且也不会加剧轴间的耦合。
[0046]本发明的惯性测量模块，可以组合在一起使用，构成三轴加速度计，例如可以通过连接梁将多个惯性测量模块中的质量块I连接起来。
[0047]参考图3，本发明公开的一种三轴加速度计，包括两个结构对称的惯性测量模块，并采用两个连接梁分别将两个惯性测量模块中质量块I的两侧连接起来；所述连接梁包括位于X轴方向上的横梁7，以及位于Y轴方向上、一端与横梁7连接一端与质量块I侧壁连接的纵梁8 ;所述纵梁8与第二弹性梁11共线，也就是说，纵梁8与第二弹性梁11在一条直线上，以降低纵梁8对质量块沿Z轴方向翻转的影响；更进一步地，所述纵梁8可以采用非刚性的材料制成。
[0048]参考图3的视图方向，位于上方的横梁7、纵梁8将两个质量块I的上端侧壁连接在一起；位于下方的横梁7、纵梁8将两个质量块I的下端侧壁连接在一起；在两条横梁7之间还设置有刚性的加强梁130，通过该加强梁130将两条横梁7连接在一起，加强梁130在两条横梁7上的位置，使得两个惯性测量模块中的第二弹性梁11相对于该加强梁130对称分布。
[0049]本发明的三轴加速度计，当受到Z轴方向的加速度时，由于质量块I与第二弹性梁11之间的偏心设置，使得质量块I相对于第二弹性梁11发生偏转，通过两个第一极片4进行检测。而当受到X轴方向的加速度时，由于横梁7、纵梁8、加强梁130以及两条第一弹性梁12的作用，使得质量块I只能在X轴方向上发生平移运动，从而提高了 X轴方向检测的精度。当质量块收到Y轴方向的加速度时，由于第二弹性梁11相对于加强梁130对称分布，使得该Z轴结构的重心和几何重心重叠，而且采用两条第一弹性梁12连接质量块1，从而保证了质量块只会在Y轴方向上进行平移，而不会发生扭转的现象。
[0050]为了进一步提高连接梁的抗扭转能力，所述加强梁130设置有两个，两个加强梁130平行设置，与横梁7围成一矩形框。更进一步地，还包括位于矩形框内的两条斜梁131，两条斜梁131可以沿着矩形框的对角分布等，参考图4。
[0051]虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
【主权项】
1.一种惯性测量模块，其特征在于，包括: 基板，以及位于基板上作为下电极的第一极片(4)， 悬空在基板上方的质量块(I);所述质量块(I)上设有与第一极片(4)组成Z轴检测电容的上电极； 用于连接基板和质量块(I)的弹性梁，所述弹性梁包括位于X轴方向的两条第一弹性梁(12)以及位于Y轴方向、并与两条第一弹性梁(12)十字交叉连接的第二弹性梁(11)，其中，第二弹性梁(11)的两端连接在基板的锚点(6)上，两条第一弹性梁(12)分别连接质量块(I);其中，所述两条第一弹性梁(12)沿着质量块(I)X轴方向的中线对称分布，所述第二弹性梁(11)偏离质量块(I)Y轴方向的中线； 所述质量块(I)在Y轴、X轴方向上还分别设置有第一可动电极(9)、第二可动电极(10);所述基板上设置有用于与第一可动电极(9)、第二可动电极(10)分别组成Y轴检测电容、X轴检测电容的第一固定电极(2)、第二固定电极(3)。
2.根据权利要求1所述的惯性测量模块，其特征在于:所述质量块(I)设置有通孔，所述第一弹性梁(12)连接在通孔两侧的侧壁上。
3.根据权利要求1所述的惯性测量模块，其特征在于:所述第一极片(4)的数量有两个，对称分布在第二弹性梁(11)的两侧。
4.根据权利要求1所述的惯性测量模块，其特征在于:所述第一可动电极(9)和/或第二可动电极(10)分别设置有两个，分别位于质量块(I)相对的两侧。
5.根据权利要求1所述的惯性测量模块，其特征在于:第一可动电极(9)与第一固定电极⑵之间和/或第二可动电极(10)与第二固定电极(3)之间构成梳齿电容结构。
6.一种三轴加速度计，其特征在于:包括两个结构对称的如权利要求1至5任一项所述的惯性测量模块；还包括将两个惯性测量模块中质量块(I)的两侧分别连接起来的连接 ο
7.根据权利要求6所述的三轴加速度计，其特征在于:所述连接梁包括位于X轴方向上的横梁(7)，还包括位于Y轴方向上、一端与横梁(7)连接一端与质量块⑴侧壁连接的纵梁(8);所述纵梁(8)与第二弹性梁(11)在一条直线上。
8.根据权利要求7所述的三轴加速度计，其特征在于:还设置有连接两条横梁(7)的加强梁(130)，其中，两个惯性测量模块中的第二弹性梁(11)相对于加强梁(130)对称分布。
9.根据权利要求8所述的三轴加速度计，其特征在于:所述加强梁(130)设置有两个，两个加强梁(130)平行设置，与横梁(7)围成一矩形框。
10.根据权利要求9所述的三轴加速度计，其特征在于:还包括位于矩形框内的斜梁(131)。
【专利摘要】本发明公开了一种惯性测量模块及三轴加速度计，包括通过弹性梁悬空支撑在基板上方的质量块；弹性梁包括位于两条用于连接质量块的第一弹性梁，以及与两条第一弹性梁十字交叉连接的用于连接基板的第二弹性梁，两条第一弹性梁沿着质量块X轴方向的中线对称分布，第二弹性梁偏离质量块Y轴方向的中线；质量块在Y轴、X轴方向上还设置有第一可动电极、第二可动电极；本发明的惯性测量模块，平面内的某一轴的运动不会受到结构偏心特性的影响，而且采用两条沿着质量块X轴方向中线对称的第一弹性梁连接质量块，可以确保质量块不会沿着第一弹性梁发生偏转，质量块与第一弹性梁之间只会发生线运动，从而提高了检测的精度；而且也不会加剧轴间的耦合。
【IPC分类】G01P15-18, G01P15-125
【公开号】CN104597287
【申请号】CN201510050223
【发明人】张廷凯
【申请人】歌尔声学股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月30日