机构Sal测 得的电容变化量A C推知输入角速度（^的大小。
[0037] 硅微陀螺仪的玻璃衬底如附图5所示，包括电极引线和键合点两个部分。对于电 极引线部分：公共电极22a、22b分别与敏感质量2a、2b相连；驱动电极24al与固定驱动梳 齿16al和16a3相连、驱动电极24a2与固定驱动梳齿16a2和16a4相连、驱动电极24bl与固 定驱动梳齿16bl和16b3相连、驱动电极24b2与固定驱动梳齿16b2和16b4相连；检测电极 23al与固定检测梳齿18al、18a3相连、检测电极23a2与固定检测梳齿18a2、18a4相连、检 测电极23a3与固定检测梳齿18a6、18a8相连、检测电极23a4与固定检测梳齿18a5、18a7相 连、检测电极23bl与固定检测梳齿18bl、18b3相连、检测电极23b2与固定检测梳齿18b2、 18b4相连、检测电极23b3与固定检测梳齿18b6、18b8相连、检测电极23b4与固定检测梳齿 18b5、18b7 相连。对于键合点部分：固定锚点 9al、9a2、9a3、9a4、9a5、9a6、17al、17a2、17a3、 17a4、20al、20a2、20a3、20a4、20a5、20a6、20a7、20a8、9bl、9b2、9b3、9b4、9b5、9b6、17bl、 17b2、17b3、17b4、20bl、20b2、20b3、20b4、20b5、20b6、20b7、20b8 分别与键合点 21a3、21al、 21a6、21a2、21a5、21a4、21al5、21al6、21al8、21al7、21a8、21a9、21a7、21al0、21al2、21al3、 21all、21al4、21b3、21bl、21b6、21b2、21b5、21b4、21bl5、21bl6、21bl8、21bl7、21b8、21b9、 21b7、21bl0、21bl2、21bl3、21bll、21bl4 固接。
[0038] 综上，本实用新型的MEMS陀螺仪的机械耦合误差抑制装置具有以下效果：（1)驱 动解耦梁采用长度较长的单梁，梁的刚度减小，减少检测机构在驱动方向的随动效应，单梁 的占用空间变小，更易放置，与横梁下梁和检测折叠梁的刚度配合，可以消除检测机构在驱 动模态下的转动效应。单梁的使用可以使敏感质量的质量增大，敏感质量的转动效应减小， 增加系统的稳定性，且单梁的使用，敏感质量的转动效应向检测机构的传递会大大减小； (2)横梁下梁采用单梁的形式，且与横梁单点连接，可以减小在检测模态下横梁的非线性变 形对检测机构的影响，减少检测机构的转动效应，与检测折叠梁共同限制检测机构，使其只 在检测方线性运动；（3)横梁下梁与横梁的连接点是横梁非线性变形的极点，可减小在检 测模态下横梁非线性变形向检测机构的传递；(4)结构稳固平衡梁的采用，并通过设定结 构稳固平衡梁与驱动耦合梁的刚度比，驱动耦合梁的存在造成子结构左右驱动机构受力不 均衡的现象，使左右驱动机构运动状态保持一致，且结构稳固平衡梁可以使检测模态下的 驱动机构的转动效应减小。
[0039] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. MEMS陀螺仪的机械耦合误差抑制装置，其特征在于：包括上下两层，上层为振动机 械结构，下层为玻璃衬底； 所述玻璃衬底包括若干电极引线与若干键合点，所述电极引线包括公共电极、驱动电 极与检测电极三种； 所述振动机械结构包括两个左右对称放置的完全相同的单质量角速度测量单元子结 构；振动机械结构四角处设有四个整体固定锚点，两个单质量角速度测量单元子结构之间 连接有驱动耦合折叠梁，且两个单质量角速度测量单元子结构的上下各有一根横梁，且两 个单质量角速度测量单元子结构同一侧的横梁相连；所述横梁通过基座直梁与整体固定锚 点连接；在驱动模态下，两个单质量角速度测量单元子结构通过驱动耦合折叠梁建立关联， 在检测模态下，两个单质量角速度测量单元子结构之间通过横梁建立关联； 每个单质量角速度测量单元子结构均包括敏感质量、驱动机构、检测机构、结构稳固平 衡梁、驱动折叠梁、检测折叠梁、驱动解耦梁、检测解耦梁与子结构固定锚点；所述驱动机构 位于敏感质量的左右两侧，所述检测机构位于敏感质量的上下两侧，所述驱动机构与检测 机构围成一个口字形，敏感质量位于口字形正中，口字形内部四角处设置有四个子结构固 定锚点；所述驱动机构与敏感质量之间连有检测解耦梁，检测解耦梁位于敏感质量的上下 两侧，驱动机构的运动方向为左右方向；检测机构与敏感质量之间连有驱动解耦梁，驱动解 耦梁位于敏感质量的左右两侧，检测机构运动的平衡点在驱动解耦梁与检测机构的连接点 处，且检测机构的运动方向为上下方向；驱动机构、检测机构、驱动解耦梁、检测解耦梁四者 组成一个田字；驱动机构上下两侧设有驱动折叠梁，驱动折叠梁将驱动机构固定在子结构 固定锚点上；检测机构左右；两侧设有检测折叠梁，检测折叠梁将检测机构固定在子结构 固定锚点上；所述驱动折叠梁与检测折叠梁均匀离各自最近的子结构固定锚点相连；同时 通过横梁下梁与横梁相连，所述横梁下梁位于检测机构靠近横梁的一侧； 每个整体固定锚点与子结构固定锚点分别固接于玻璃衬底上的不同的键合点，使振动 机械结构悬浮在玻璃衬底上；两个敏感质量各有一个公共电极与之相连。2. 根据权利要求1所述的MEMS陀螺仪的机械耦合误差抑制装置，其特征在于：所述驱 动机构上下两侧还设有结构稳固平衡梁，所述结构稳固平衡梁与离其最近的整体固定锚点 连接。3. 根据权利要求1所述的MEMS陀螺仪的机械耦合误差抑制装置，其特征在于：所述驱 动解耦梁采用单梁的形式。4. 根据权利要求1所述的MEMS陀螺仪的机械耦合误差抑制装置，其特征在于：所述横 梁下梁采用单梁的形式，且与横梁单点连接。5. 根据权利要求1-4任一权利要求所述的MEMS陀螺仪的机械耦合误差抑制装置，其特 征在于：所述驱动机构包含两组驱动梳齿，两组驱动梳齿左右对称布置，每组驱动梳齿均包 括活动驱动梳齿与固定驱动梳齿，活动驱动梳齿连在驱动机构的边框上，固定驱动梳齿与 固定驱动梳齿锚点连接，且与活动驱动梳齿镶嵌式布置，固定驱动梳齿锚点固连在所述玻 璃衬底上的对应位置的键合点上；同时所有固定驱动梳齿与玻璃衬底上的驱动电极连接。6. 根据权利要求1-4任一权利要求所述的MEMS陀螺仪的机械耦合误差抑制装置，其特 征在于：所述检测机构包含两组检测梳齿，两组检测梳齿上下对称布置，每组检测梳齿均包 括活动检测梳齿与固定检测梳齿，活动检测梳齿连在检测机构的边框上，固定检测梳齿与 固连在玻璃衬底上的固定检测梳齿锚点连接，且与活动检测梳齿镶嵌式布置，固定检测梳 齿锚点固连在所述玻璃衬底上的对应位置的键合点上；同时所有固定检测梳齿与玻璃衬底 上的检测电极连接。
【专利摘要】本实用新型公开一种MEMS陀螺仪的机械耦合误差抑制装置，该装置包括上下两层，上层为硅微陀螺仪的机械结构，下层为粘附有信号引线的玻璃衬底，陀螺仪的机械结构由左右对称放置的两个完全相同的子结构构成，两个子结构之间分别通过驱动耦合折叠梁与横梁连接，使得两个子结构在驱动模态和检测模态都相互关联。本实用新型中驱动解耦梁采用单梁的形式，及设定横梁下梁与检测折叠梁的刚度比，在结构设计上消除检测机构的转动效应和机械耦合误差。调整基座横梁的长度及锚点的位置，使检测模态下检测机构的运动是线性的。平衡稳固梁的采用，并设定与驱动耦合折叠梁的刚度比，使质量块的左右的驱动机构的运动状态保持一致。
【IPC分类】G01C19/5656
【公开号】CN204831318
【申请号】CN201520588480
【发明人】杨波, 邓允朋, 王行军, 胡迪, 吴磊
【申请人】东南大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月6日