CN102460070B - 用于微机械旋转速率传感器的精确测量操作的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于微机械旋转速率传感器的精确测量操作的方法，该传感器包括至少一个偏斜悬挂的震体(1，15，20)、用于驱动所述震体(1，15，20)的至少一个驱动系统、以及至少一个第一修整电极元件(2，11，18)和至少一个第二修整电极元件(3，12，19)，这些修整电极元件被直接或间接地共同关联到所述震体(1，15，20)，其中在所述第一修整电极元件(2，11，18)与所述震体(1，15，20)之间设定第一修整电压(UTo1，UTLO1，UTRO1)，并且在所述第二修整电极元件(3，12，19)与所述震体(1，15，20)之间设定第二修整电压(UTO2，UTLO2，UTRO2)，其中至少根据转像差参数(UT)和共振参数(Uf)而设定所述第一和第二修整电压。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于微机械旋转速率传感器的精确测量操作的方法，根据权利要求12的前序部分的微机械旋转速率传感器以及旋转速率传感器在机动车辆中的用途。
背景技术
已知在旋转速率传感器中的用于悬挂震体(seismic mass)的微机械弹簧仅由于相对轻微的制造误差而部分地引起驱动模式中的在读出方向上的偏离，这在没有旋转速率时特别地导致各结构的不希望的侧面角。结果，产生干扰信号，该干扰信号会被不希望地评估为旋转速率信号分量，由此恶化旋转速率信号和/或引起关于旋转速率信号的测量误差。
弹簧的这种不希望的侧面角或倾斜是被诱导的过程且仅仅可被避免到某种程度。上述并非归因于所需旋转速率而是归因于根据震体和其弹簧在驱动方向上的偏离的读出方向上的缺陷性偏离而产生的干扰信号也被表示为转像差(quadrature)或转像差信号。
印刷出版物WO 03/010492 A1提出了一种抑制旋转速率传感器中的转像差信号的方法，所述旋转速率传感器包括两个被分配给震体的修整电极设置，在该方法的情况下，通过对修整电极施加的电压来抑制旋转速率传感器的转像差。然而，该转像差抑制对旋转速率传感器的读出模式的共振频率有不希望的影响，结果，在关于旋转速率传感器的驱动模式和读出模式的共振频率之间的差异频率也被改变。由于在读出模式的共振频率中的偏移中对修整电极施加的电压被乘方，这全部是更加不利的。
晶片的旋转速率传感器的转像差由于处理波动而通常呈现相对强的分散，和/或在晶片的不同的旋转速率传感器之间相对大幅地不同。
发明内容
本发明的目的于是在于提出一种方法，其中可以避免在转像差抑制过程中对旋转速率传感器的读出模式的频率/共振频率的不利影响，特别地，可以在抑制转像差的同时设定希望的共振频率。
根据本发明通过在权利要求1中要求保护的方法和在权利要求12中要求保护的微机械旋转速率传感器而实现该目的。
本发明特别地基于至少基本上根据转像差参数和共振参数而设定或施加或调整旋转速率传感器的第一和第二修整电极处的第一和第二修整电压的构思。
将修整电压的设定视为控制操作也是有利的。
转像差参数优选被理解为对旋转速率传感器的转像差的量度和/或关于至少一个震体的偏离特性。特别地，转像差参数是旋转速率传感器的输出信号的转像差信号或转像差信号分量的函数，其相对于旋转速率传感器的输出信号的显示旋转速率的分量偏移了基本上90°或270°的相位。此外，转像差信号特别地相对于初始信号或驱动模式偏转了0°或180°的相位。特别优选转像差参数为控制系统或控制器中的受控变量，借助于该受控变量，需要驱动震体的致动器以抑制或避免震体的转像差或转像差信号。在该情况下尤其优选通过被施加的电压将转像差参数限定为对致动器的受控变量，并使转像差参数具有相同的单位。
共振参数优选被理解为对读出模式的频率或固有频率的量度，或者优选被理解为对读出模式的频率或固有频率与驱动模式的频率之间的频率差异的量度。特别地，根据旋转速率传感器的关于其驱动模式和其读出模式的共振频率来确定该共振参数，或者该共振参数根据这些值变化。在该情况下特别优选旋转速率传感器被操作为使读出模式的共振频率减去驱动模式的共振频率所得到的频率差基本上具有限定值或被调整为限定值，或者优选实质上为零或被调整为零。在该情况下非常特别优选通过被施加的电压将共振参数限定为对致动器的受控变量，并使共振参数具有相同的单位。
使共振参数作为控制参数以将读出频率调整到限定值或特别地通过频率差限定的相对于激励频率的限定值是有利的。
优选将读出模式的频率理解为读出或次级模式的频率或者读出或次级振荡器的固有频率，并且优选将激励信号的频率或激励频率理解为驱动模式或初级模式的频率或者驱动/初级振荡器的固有频率。
作为驱动模式或初级模式被理解的是旋转速率传感器的本征模式，优选至少一个震体的固有振动，特别优选具有共振频率的振动，在该共振频率下，旋转速率传感器的震体特别地永久振动。旋转速率传感器非常特别优选具有至少两个震体，所述至少两个震体彼此耦合且在驱动模式的过程中相位相反地振动或者分别沿同一方向以彼此相反的取向偏离。
读出模式或次级模式被理解为这样的本征模式，该本征模式优选是基于旋转速率和与其相关联的Coriolis力的作用而设定的。
旋转速率传感器优选包括基板，该基板被连接到要获取或测量其旋转速率的系统或惯性系统。该连接在设计上特别地为刚性的和/或非弹性的。特别优选将至少一个震体悬挂在基板上，并且优选将至少两个修整电极元件永久连接到基板。
旋转速率传感器优选包括基板，该基板关于其基底表面而基本上平行于笛卡尔坐标系的x-y平面。特别地，在该情况下驱动模式被加(impress)在x方向上，且读出模式被加在y方向或z方向上，或者驱动模式被加在y方向上，而读出模式被加在x方向或z方向上。旋转速率传感器有利地被相应地设计。
基板被理解为旋转速率传感器的基底元件和/或载体元件和/或壳部件，其优选为晶片的基本上未被构造的部分，旋转速率传感器从基板形成。特别优选基板由晶体或多晶的、特别是导电的硅构成，或者由半导体材料和/或金属和/或电绝缘层的一个或多个层构成。
旋转速率传感器有利地具有至少一个用于驱动震体的驱动装置或驱动装置、以及用于直接或间接获取震体的偏离的一个或多个读出装置。
优选关于笛卡尔x-y-z坐标系将旋转速率传感器设计和设置为使驱动方向沿x方向且所述传感器可获取关于z轴和/或x轴的旋转速率。
优选将旋转速率传感器设计为使其可以获取关于至少两个不同轴的旋转速率，即，旋转速率传感器具有“多轴”设计。
震体优选至少部分地包括一个或多个驱动装置和/或至少部分地包括旋转速率传感器的一个或多个读出装置和/或一个或多个附加的微机械元件。
旋转速率传感器优选通过至少一种微机械方法制成。在该情况下，在薄膜材料，特别地，硅中蚀刻结构，特别优选使用基本上垂直地穿过该薄膜的各向异性干法蚀刻。薄膜基底区域的平面基本上平行于基板表面延伸。在薄膜永久地被连接到其下方的基板的位置处，制造锚点，在该锚点处，又紧固有弹簧元件或固定结构。结果，可以以自由振动的方式实施从弹簧悬挂的刚性体。锚点非常特别优选通过绝缘层彼此电绝缘，并且可以用它们制造与外部的接触。
优选以基本上固定的方式特别地关于其各自的电极表面设计和设置第一和第二修整电极元件，并使第一和第二修整电极元件相对于震体电绝缘且被分隔开。
修整电极元件有利地彼此绝缘，在每种情况下特别优选地具有相同的设计。
第一和第二修整电极元件优选被设置在震体的上方或下方，或者一个在震体的上方，一个在震体的下方，和/或被设置在震体的前面或后面，或者一个在震体的前面，一个在震体的后面。
旋转速率传感器有利地具有两个彼此耦合的震体。
至少一个震体优选被分配两个附加的修整电极元件。
第一和第二修整电压优选被附加地设定为彼此依赖。
优选通过控制系统进行第一和第二修整电压的设定。在旋转速率传感器的操作期间，特别地在限定的时间或周期性地或永久性地执行该控制或控制方法。该控制特别优选被设计为“闭环”控制。
优选通过根据转像差信号或由转像差信号在限定的时间或周期性地或永久性地确定转像差参数、并通过根据读出模式的频率或由读出模式的频率或由读出模式与驱动模式之间的频率差在限定的时间或周期性地或永久性地确定共振参数，来扩充该方法。
第一和第二修整电压优选被设定/调整为使得第一修整电压和第一常数因子的乘积的平方与第二修整电压和第二常数因子的乘积的平方的和保持为恒定和/或被设定/调整为关于乘方的共振参数的第一参考值。在该情况下特别是，另外，将第一修整电压和第三常数因子的乘积的平方与第二修整电压和第四常数因子的乘积的平方的差保持为恒定和/或被设定/调整为关于乘方的转像差参数的第一参考值。已经显现出：通过第一两个修整电压对第一两个修整电极元件的上述驱动/控制特别适合用于转像差抑制以及在这样的特别优选的情况下关于读出模式的震体的共振参数或共振频率的同时限定的设定，该特别优选的情况为，其电极表面分别被共同地分配到震体的修整电极元件被设置为基本上平行于震体的处于未偏离状态的修整表面，并且所述电极表面基本上为平坦设计。
作为优选的备选方案，第一和第二修整电压被设定/调整为使得第一修整电压和第一常数因子的乘积与第二修整电压和第二常数因子的乘积的和保持为恒定和/或被设定/调整为共振参数的第一参考值，特别附加地，将第一修整电压和第三常数因子的乘积与第二修整电压和第四常数因子的乘积的差保持为恒定和/或被设定/调整为转像差参数的第一参考值。
优选作为转像差参数UT和共振参数Uf的函数基本上根据下式设定和/或调整第一修整电压UTO1和第二修整电压UTO2：
Uf 2＝α＊UTO1 2+β＊UTO2 2及
UT 2＝(γ＊UTO1 2-δ＊UTO2 2)＊sgn(QS)＊ε
或
U2 TO1＝(β＊U2 T＊sgn(QS)＊ε+δ＊U2 f)/(α＊δ+β＊γ)
U2 TO2＝(γ＊U2 f-α＊U2 T＊sgn(QS)＊ε)/(α＊δ+β＊γ)
这里，α、β、γ和δ为第一、第二、第三和第四常数因子。在该情况下表达式sgn(QS)表征或代表转像差信号QS的正负号函数。这里，参数ε为常数，特别地为1，其根据以下条件确定其符号：
当对转像差参数UT的乘方导致转像差信号的减小时，该常数为正，而当随着项γ＊UTO1 2-δ＊UTO2 2增大而转像差信号QS减小时，则ε＝1成立；
当对转像差参数UT的乘方导致转像差信号的增大时，该常数为负，而当随着项γ＊UTO2 2-δ＊UTO1 2增大而转像差信号QS减小时，则ε＝-1成立。
根据在这些等式中示例的关系，优选将读出模式的共振频率设定为与转像差抑制无关和/或将共振参数设定为与转像差参数无关。
如果第一、第二、第三和第四常数因子具有分别至少根据第一和第二修整电容器变化的正值，则是有利的，第一修整电容器至少根据第一修整电极元件和震体的分别的设计以及其设置和相对于彼此的相对运动特性而变化，第二修整电容器至少根据第二修整电极元件和震体的分别的设计以及其设置和相对于彼此的相对运动特性而变化。
该方法优选包括控制方法，通过该控制方法，共振参数被规定为旋转速率传感器的至少一个附加参数和/或影响旋转速率传感器的操作的附加参数的时间函数，或者被共振参数的至少一个第二参考值代替。特别地，由于共振参数为温度相关的变量，该附加参数为在旋转速率传感器中和/或在其近邻占主导的温度。
在该方法中，优选以至少一个函数和/或数据的形式以依赖于温度的方式存在或提供与旋转速率传感器的操作特性有关的信息。
优选将至少第一修整电极元件连接到第一电压源，且将第二修整电极元件和/或震体特别地连接到第二电压源。
有利地，第一和第二修整电极元件分别具有至少一个电极表面，所述至少一个电极表面被设置为以基本上平行的方式与震体的修整表面相对，第一和第二修整电极元件的电极表面总是被分配修整表面的相对区域，和/或与其重叠，特别地与震体的偏离状态无关，所述偏离状态至少达到限定的幅度/偏离，其中特别优选震体的最大偏离。在该情况下，电极表面有利地总是沿修整表面的相对区域突出。电极表面和修整表面非常特别优选为基本上平坦的设计。
优选旋转速率传感器具有四个修整电极元件或多组四个修整电极元件，其中的两个或多组两个修整电极元件分别具有平行于x-y平面的电极表面，并且两个或多组两个修整电极元件分别具有平行于x-z平面和/或y-z平面的电极表面。这些修整电极元件在该情况下共同被分配有两个或更多个震体。特别地，旋转速率传感器的两个或更多个震体分别被分配有八个这样的修整电极元件。
旋转速率传感器有利地被设计为2轴旋转速率传感器，或者优选被设计为3轴旋转速率传感器，其具有作为3轴旋转速率传感器的至少分别两个，特别地精确为两个平行于x-y、x-z和y-z平面的修整电极元件。
旋转速率传感器有利地包括通过至少一个耦合元件彼此耦合的至少两个震体，该耦合元件特别地为耦合弹簧和/或耦合棒，特别地，所述至少两个震体通过至少一个驱动装置而被反相地驱动，或者具有反相驱动模式，以便这些震体的共同质心保持基本上静止。
旋转速率传感器优选至少部分地由硅形成，所述硅特别地为单晶硅，所述至少一个震体和/或震体的至少一个悬挂元件特别优选由导电多晶硅形成，或者优选由晶体硅和/或单晶硅形成。
本发明还涉及旋转速率传感器在机动车辆中，特别在机动车辆控制系统中的用途。
本发明的方法和本发明的旋转速率传感器可以被用于不同领域以获取一个或多个旋转速率和/或通过合适的信号处理而获取一个或多个旋转加速度。在该情况下，优选用于车辆，特别地用于机动车辆和航天器、用于自动技术、用于导航系统、用于照相机的图像稳定器、用于工业机器人技术以及用于游戏控制台，特别优选用于各自的对应控制系统。非常特别优选将该方法和旋转速率传感器用于/用作机动车辆控制系统中的偏航速率和/或偏航加速度传感器，例如，ESP。
附图说明
由从属权利要求和通过附图对示例性实施例的以下描述，进一步优选的实施例将显而易见。
在附图中，
图1到3示出了用于抑制与驱动方向垂直且与振动平面垂直的震体的不希望的偏离的示例性实施例；
图4和5示出了用于抑制与驱动方向垂直且在振动平面内的震体的不希望的偏离的示例性旋转速率传感器；
图6示出了具有悬挂在转矩弹簧上的柱状震体的示例性旋转速率传感器；
图7和8示出了通过例如跨过具有震体的旋转速率传感器设定的修整电压；
图9和10示出了通过例如跨过具有两个耦合的震体的旋转速率传感器设定的修整电压；以及
图11到13示出了示例修整电压的控制的示例图。
具体实施方式
分别关于要获取其旋转速率的惯性系统的笛卡尔x-y-z坐标系对准至少部分示例的微机械旋转速率传感器的在图1到10中的示例性实施例。关于该坐标系，用于沿x方向的至少一个震体的驱动方向和分别示例性的旋转速率传感器被设计为使得传感器能够获取至少围绕z轴和/或y轴的旋转速率。此外，这些旋转速率传感器具有沿z方向的施加方向或构造方向，所述传感器关于该方向而由硅晶片形成。在这些示例性实施例的情况下，修整电极元件被分别不可移动地设置，并以彼此电绝缘和与震体电绝缘的方式形成和设置。通过例如以对称或成对对称方式相对于所分配的震体而分别设计修整电极元件，因此，在每种情况下可以假设第一到第四常数因子为1。
图1a)和b)示例了具有共同分配给震体1的第一修整电极元件2和第二修整电极元件3的示例性旋转速率传感器。震体1沿x方向被驱动，并且总是具有平行于x-y平面的震体的修整表面8的两个重叠区域4和5，这两个区域4和5被分别分配给修整电极元件的电极表面6和7。对于沿x方向由震体1的最大偏离dmax的情况也是如此，如图1b)所示。
通过震体1的修整表面8以及第一和第二修整电极元件2和3的各自的电极表面6和7形成第一修整电容器CTO1和第二修整电容器CTO2，这些表面6、7、8被设计为平行于x-y平面。对这些电容器施加第一修整电压UTO1和第二修整电压UTO2，如图2所示。
图3示出了旋转速率传感器的示例性实施例，其具有沿z方向在震体1上方和下方的修整电极元件2、3、9、10，这些修整电极元件以成对方式被分配给震体1的平行于x-y平面的修整表面8a和8b，并分别与其形成修整电容器CTO1、CTO2、CTU1、CTU2，对这些电容器施加作为第一修整电压的修整电压UTO1、UTU2以及作为第二修整电压的UTO2、UTU1。
通过图1到3示例的示例性实施例被设计为抑制震体的在与驱动方向(x方向)垂直且与x-y平面垂直的读出方向上的不希望的偏离。
图4示例了具有四个修整电极元件11、12、13和14的示例性旋转速率传感器，这些修整电极元件被设计为使其电极表面平行于x-z平面。这里，修整电极元件11、12、13和14以及震体1被设计和设置为，即使在x-z平面给定其最大偏离，震体1也总是具有与分配给它的每个电极表面的共同重叠区域。修整电极元件11、12、13和14参考其未偏离状态而被分别设置为具有震体1的沿y方向的大致限定长度，并且与震体1一起形成四个修整电容器CT1H、CT2H、CT1V、CT2V，对这些电容器施加作为第一修整电压的修整电压UT1H、UT2V以及作为第二修整电压的UT2H、UT1V。
图5示出了图4的旋转速率传感器的示例性实施例，其中修整电极元件11、12、13和14被设计为梳状结构，其震体1具有相应的相对部分，修整电极元件11、12、13和14分别被悬挂在基板S上。在修整电极元件的这些梳状结构与震体1的梳状结构之间形成修整电容器CT1H、CT2H、CT1V、CT2V，对这些电容器施加作为第一修整电压的修整电压UT1H、UT2V以及作为第二修整电压的UT2H、UT1V。
通过图4和5示例的示例性实施例被设计为抑制震体的在与驱动方向(x方向)垂直且在振动平面(x-y平面)内的由驱动模式和读出模式限定的不希望的偏离。
在作为2轴旋转速率传感器(即，对关于两个轴的旋转速率敏感的旋转速率传感器)的旋转速率传感器的示例性实施例(未示出)中，所述传感器具有八个修整电极元件，其中四个分别具有与x-y平面平行的电极表面，两个在震体上方，两个在震体下方，并且四个分别具有与x-z平面平行的电极表面，两个被设置在震体的上游，两个被设置在震体的下游。在该情况下这些修整电极元件被共同分配给震体。
图6示出了具有柱状震体20的旋转速率传感器的示例性实施例，该柱状震体20被悬挂在能够关于z轴以旋转方式偏离的转矩弹簧21上。此外，转矩弹簧21能够关于x轴旋转偏离震体20。该示例性实施例的驱动模式关于z轴以旋转方式振荡，并且读出模式关于x轴以旋转方式振荡，震体20的相对边缘以反相在z方向上偏离。在该情况下，修整电极元件22、23、24和25被悬挂在基板S或惯性系统上，沿z方向被设置在震体20下方，被分配给震体20，并与其形成修整电容器CT1H、CT2H、CT1V、CT2V，对这些电容器施加作为第一修整电压的修整电压UT1H、UT2V以及作为第二修整电压的UT2H、UT1V。
在一个示例性实施例(未示出)中，四个修整电极元件以与图6的修整电极元件对应的方式沿z方向被分配在震体上方。在另一备选示例性实施例(未示出)中，震体被分配有八个修整电极元件，关于z方向，其中四个在震体下方，四个在震体上方。
图7中通过实例示例的旋转速率传感器仅仅具有第一修整电极元件2和第二修整电极元件3，这两个修整电极元件被共同分配给震体1并因而形成修整电容器CTO1和CTO2，在这两个电容器上存在第一修整电压UTO1和第二修整电压UTO2。在示例性方法中，至少根据转像差参数和共振参数分别设定这两个修整电压。修整电压UTO1和UTO2被施加到修整电容器CTO1和CTO2作为与可能的转像差无关的DC电压。为此，修整电极元件2和3例如分别被连接到电压源，且震体1被连接到电学地。根据等式
Uf 2＝UTO1 2+UTO2 2(1)，
根据共振参数Uf设定修整电压UTO1和UTO2。由此故意地使旋转速率传感器的共振频率偏移。如果旋转速率传感器不具有转像差或转像差信号，则修整电压UTO1和UTO2被设定为相同的值。由此下式成立：
UTO1＝UTO2以及Uf 2＝2U2 TO1(2)。
然而，如果旋转速率传感器具有转像差或转像差信号，则通过修整电压来附加地消除转像差或转像差信号。在该情况下，转像差参数UT为消除转像差所需的电压的量度。根据下式作为转像差参数UT的函数而设定修整电压UTO1和UTO2：
UT 2＝UTO1 2-UTO2 2(3)，
由此消除转像差。
在旋转速率传感器具有最大可修整转像差的情况下，根据以下关系将修整电压设定在极限值：
UT 2＝UTO2 2以及UTO1 2＝0
可施加的最大修整电压的水平依赖于最大可得的电极表面和预期的最大转像差信号。在关于该实例为反相的转像差信号的情况下，以互换的方式施加修整电压。根据等式(1)和(3)，如下设定修整电压：
UTO1 2＝(UT 2+Uf 2)/2(5)
以及UTO2 2＝(Uf 2-UT 2)/2(6)。
图8中示例的示例性实施例是基于图7所示的示例性实施例，但在该情况下通过沿z方向设置在震体1下方的两个附加的修整电极元件9和10实现。它们与震体1形成附加的修整电容器CTU1和CTU2。在该情况下，对修整电容器CTU1施加修整电压UTU1＝UTO2，即，施加与修整电容器CTO2相同的修整电压，并对修整电容器CTU2施加修整电压UTU2＝UTO1，即，施加与修整电容器CTO1相同的修整电压。例如，如等式(5)和(6)限定的那样选择修整电压UTO1、UTO2、UTU1和UTU2，因此根据转像差参数UT和共振参数Uf来设定这些修整电压，以消除旋转速率传感器的转像差并设定旋转速率传感器的读出模式的限定共振频率。
分别在图9和10中示出了具有通过耦合元件16(例如被设计为弹簧)彼此耦合的两个震体1和15的旋转速率传感器的示例性实施例。在该情况下，震体1和15反相地被驱动，因此具有反相的驱动模式，结果，公共质心保持静止，并且两个震体1和15具有分别关于驱动模式和读出模式的共同共振频率。震体1和15的悬挂弹簧元件17例如沿相同的方向倾斜。分别以成对方式相同地分别设定跨过在修整电极元件2、3与震体1之间以及修整电极元件18、19与震体15之间的各自的修整电容器CTLO1、CTLO2、CTRO1和CTRO2的修整电压，即，以成对方式相同地对CTLO1和CTRO1设定第一修整电压UTLO1、UTRO1，对CTLO2和CTRO2设定第二修整电压UTLO2、UTRO2。通过图10示出的示例性实施例附加地分别具有沿z方向在震体1和15下方的各两个修整电极元件31、32、33和34。在该情况下，如下设定第一和第二修整电压：
第一修整电压：UTLO1＝UTRO1＝UTLU2＝UTRU2，以及
第二修整电压：UTLO2＝UTRO2＝UTLU1＝UTRU1。
图11和12示出了通过转像差参数UT和共振参数Uf控制第一和第二修整电压的两个示例图。在开始的“开始”功能块A处限定转像差参数UT和共振参数Uf。图11和图12中示出的控制系统被用于仅仅执行转像差修整/控制，而读出模式的共振频率/频率保持基本上不受该方法的影响。在图11中，共振参数Uf具有限定的常量值，而在图12中Uf根据温度改变。依赖于旋转速率传感器的转像差信号的转像差参数UT具有常量开始值，该值甚至可以例如为0。随后，在功能块B中测量转像差信号QS：其被检测并相应地获取作为相对于驱动模式相位偏移了180°或0°的读出信号的分量，或者相对于旋转速率而被相位偏移为在90°或270°处映射的信号分量，或者读出信号的有用信号。之后，在功能模块C中估定所测量的转像差信号QS是大于还是小于还是等于阈值，该阈值例如为0。据此，随后在功能块D中使转像差参数UT增大或减小或保持不变，例如这可利用函数和/或限定值而通过加法和/或乘法执行。这意味着，在功能块E中，根据所示例的等式根据转像差参数UT和共振参数Uf而对旋转速率传感器的修整电容器分别施加修整电压UTO1和UTO2，sgn被定义为正负号函数。在该情况下，这些驱动函数形成控制系统的受控变量。随后再次执行功能块B，并开始后面的控制循环。
在图13的示意性示例方法图中，在功能块A中参数Uf和UT都以限定值开始。随后，在功能块B中测量转像差信号QS，以及测量读出模式和驱动模式之间的频率差Δf。之后，在功能块C中使这些值QS、Δf分别与限定阈值比较，之后在功能块D中根据各自的比较结果a)、b)、c)、d)、e)、f)来拟合转像差参数UT和共振参数Uf，如功能块D中所示。该拟合包括增大或减小参数UT和Uf，或者不影响它们，例如通过一个或多个限定常数和/或函数来执行一个或多个加法/减法和/或乘法。之后，在功能块E中，根据所示例的等式根据转像差参数UT和共振参数Uf对旋转速率传感器的修整电容器分别施加修整电压UTO1和UTO2，sgn被定义为正负号函数。从而可以根据对参数UT和Uf的拟合来进行转像差抑制并同时通过相同的修整电极元件和修整电压来进行对读出模式的频率拟合或频率偏移。随后再次执行功能块B，并开始后面的控制循环。
在图11到13中示出的示例性实施例中假设或预先假设：对转像差参数UT的乘方导致转像差信号QS的减小，并且相应地设计示例性旋转速率传感器。
Claims (17)
1.一种用于微机械旋转速率传感器的精确测量操作的方法，该传感器包括至少一个偏斜悬挂的震体(1，15，20)、用于驱动所述震体(1，15，20)的至少一个驱动装置、以及至少一个第一修整电极元件(2，11，18)和至少一个第二修整电极元件(3，12，19)，这些修整电极元件被直接或间接地共同分配给所述震体(1，15，20)，在所述第一修整电极元件(2，11，18)与所述震体(1，15，20)之间设定第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)，并且在所述第二修整电极元件(3，12，19)与所述震体(1，15，20)之间设定第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)，所述方法的特征在于，至少根据转像差参数(UT)和共振参数(Uf)设定所述第一和第二修整电压，并且进一步地，将所述第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)和所述第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)设定为使得所述第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)和第一常数因子(α)的乘积的平方与所述第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)和第二常数因子(β)的乘积的平方的和保持为恒定和/或被设定为关于乘方的所述共振参数(Uf)的第一参考值。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，另外根据相互的依赖关系设定所述第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)和所述第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过控制系统进行对所述第一和第二修整电压的设定。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，另外使得所述第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)和第三常数因子(γ)的乘积的平方与所述第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)和第四常数因子(δ)的乘积的平方的差保持为恒定和/或被设定为关于乘方的所述转像差参数(UT)的第一参考值。
5.一种用于微机械旋转速率传感器的精确测量操作的方法，该传感器包括至少一个偏斜悬挂的震体(1，15，20)、用于驱动所述震体(1，15，20)的至少一个驱动装置、以及至少一个第一修整电极元件(2，11，18)和至少一个第二修整电极元件(3，12，19)，这些修整电极元件被直接或间接地共同分配给所述震体(1，15，20)，在所述第一修整电极元件(2，11，18)与所述震体(1，15，20)之间设定第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)，并且在所述第二修整电极元件(3，12，19)与所述震体(1，15，20)之间设定第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)，所述方法的特征在于，至少根据转像差参数(UT)和共振参数(Uf)设定所述第一和第二修整电压，并且进一步地，将所述第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)和所述第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)设定为使得所述第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)和第一常数因子(α)的乘积与所述第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)和第二常数因子(β)的乘积的和保持为恒定和/或被设定为所述共振参数(Uf)的第一参考值。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，另外使得所述第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)和第三常数因子(γ)的乘积与所述第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)和第四常数因子(δ)的乘积的差保持为恒定和/或被设定为所述转像差参数(UT)的第一参考值。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，另外根据相互的依赖关系设定所述第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)和所述第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)。
8.根据权利要求5的方法，其特征在于，通过控制系统进行对所述第一和第二修整电压的设定。
9.根据权利要求4或6的方法，其特征在于，所述第一常数因子(α)、第二常数因子(β)、第三常数因子(γ)和第四常数因子(δ)具有分别至少根据第一修整电容器(CTO1,CTLO1,CTRO1)和第二修整电容器(CTO2,CTLO2,CTRO2)的正值，所述第一修整电容器(CTO1,CTLO1,CTRO1)至少根据所述第一修整电极元件(2，11，18)和所述震体(1，15，20)的各自的设计以及其设置和相对于彼此的相对运动特性而变化，所述第二修整电容器(CTO2,CTLO2,CTRO2)至少根据所述第二修整电极元件(3，12，19)和所述震体(1，15，20)的各自的设计以及其设置和相对于彼此的相对运动特性而变化。
10.根据权利要求1到8中任何一项的方法，其特征在于，所述方法包括控制方法，通过该控制方法，所述共振参数(Uf)或所述共振参数的所述第一参考值被规定为所述旋转速率传感器的至少一个附加参数和/或影响所述旋转速率传感器的操作的附加参数的时间函数，或者被替换为所述共振参数的至少一个第二参考值。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，该附加参数为在所述旋转速率传感器中和/或在其近邻环境占主导的温度。
12.根据权利要求1到8中任何一项的方法，其特征在于，将至少所述第一修整电极元件(2，11，18)连接到第一电压源，且将所述第二修整电极元件(3，12，19)和/或所述震体(1，15，20)连接到第二电压源。
13.根据权利要求1到8中任何一项的方法，其特征在于，所述第一修整电极元件(2)和所述第二修整电极元件(3)分别具有至少一个电极表面(6，7)，所述至少一个电极表面(6，7)被设置为以基本上平行的方式与所述震体(1)的修整表面(8)相对，所述第一修整电极元件的电极表面(6)和所述第二修整电极元件的电极表面(7)总是被分配给所述震体的修整表面的相对区域(4，5)，和/或分别与所述震体的修整表面的相对区域(4，5)重叠。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述第一修整电极元件的电极表面(6)和所述第二修整电极元件的电极表面(7)的分配与所述震体(1)的至少达到限定的幅度/偏离的偏离状态无关。
15.一种微机械旋转速率传感器，其包括至少一个偏斜悬挂的震体(1，15，20)、用于驱动所述震体的至少一个驱动装置、以及至少一个第一修整电极元件(2，11，18)和至少一个第二修整电极元件(3，12，19)，这些修整电极元件被直接或间接地共同分配给所述震体(1，15，20)，至少所述第一修整电极元件(2，11，18)被连接到第一电压源，第一修整电压(UTO1，UTLO1，UTRO1，UTU2，UT1H，UT2V)被设定在所述第一修整电极元件(2，11，18)与所述震体(1，15，20)之间，并且第二修整电压(UTO2,UTLO2,UTRO2,UTU1,UT2H,UT1V)被设定在所述第二修整电极元件(3，12，19)与所述震体(1，15，20)之间，所述微机械旋转速率传感器的特征在于，所述旋转速率传感器被设计为适于执行根据权利要求1到14中任何一项的方法。
16.根据权利要求15的旋转速率传感器在机动车辆中的用途。
17.根据权利要求15的旋转速率传感器在机动车辆中的用途，其中，该旋转速率传感器用于机动车辆控制系统中。
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