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专利号: 2016109186109
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全对称U形梁MEMS环形振动陀螺谐振子结构,其特征在于:包括圆环状谐振质量(1)、圆柱状中心锚点(2)、轮辐状弹性支撑悬梁(3);

其中,圆柱状中心锚点(2)位于圆环状谐振质量(1)的内腔,且圆柱状中心锚点(2)的轴线与圆环状谐振质量(1)的轴线相互重合;轮辐状弹性支撑悬梁(3)的数目为八个,且八个轮辐状弹性支撑悬梁(3)围绕圆柱状中心锚点(2)的轴线等距排列;

每个轮辐状弹性支撑悬梁(3)均由第一片状弹性支撑悬梁(31)、第一U形弹性支撑悬梁(32)、第二U形弹性支撑悬梁(33)、第二片状弹性支撑悬梁(34)构成;第一片状弹性支撑悬梁(31)的尾端与圆柱状中心锚点(2)的外侧面固定;第一U形弹性支撑悬梁(32)的尾端和第二U形弹性支撑悬梁(33)的尾端均与第一片状弹性支撑悬梁(31)的首端固定;第二片状弹性支撑悬梁(34)的尾端分别与第一U形弹性支撑悬梁(32)的首端和第二U形弹性支撑悬梁(33)的首端固定;第一U形弹性支撑悬梁(32)和第二U形弹性支撑悬梁(33)共同围合形成封闭的圆角矩形;第二片状弹性支撑悬梁(34)的首端与圆环状谐振质量(1)的内侧面固定;

八个轮辐状弹性支撑悬梁(3)的尺寸一致,且八个轮辐状弹性支撑悬梁(3)的高度均与圆环状谐振质量(1)的高度相等;

圆环状谐振质量(1)、圆柱状中心锚点(2)、八个轮辐状弹性支撑悬梁(3)均采用单晶硅片加工而成,且圆环状谐振质量(1)、圆柱状中心锚点(2)、八个轮辐状弹性支撑悬梁(3)采用体硅加工工艺制造为一体;

圆柱状中心锚点的下端面与MEMS环形振动陀螺的玻璃基底键合;圆环状谐振质量的外侧面设有八个中心角为40度的弧形电极,八个弧形电极同样与MEMS环形振动陀螺的玻璃基底键合,且八个弧形电极的位置与八个轮辐状弹性支撑悬梁的位置一一对应;其中四个弧形电极作为驱动电极,另外四个弧形电极作为检测电极,且四个驱动电极和四个检测电极交错排列;

当没有角速度输入时,本发明在四个驱动电极的激励下,以驱动模态作面内四波腹弯曲振动,此时四个检测电极位于四波腹弯曲振动的波节处,MEMS环形振动陀螺的输出为零;

当有角速度输入时,本发明在哥氏力耦合作用下,以检测模态作面内四波腹弯曲振动,此时四个检测电极位于四波腹弯曲振动的波腹处,且振动幅度与输入角速度相关,MEMS环形振动陀螺实时测出输入角速度。