CN102686977A - 具有部分镀金属层的谐振器 - Google Patents

Abstract

半球谐振器（7）包括：紧固到基座（3）的钟形物（4），该基座携带面向钟形物的环形边缘（6.2）延伸的主电极（2），以及在与主电极（2）相邻的至少一个保护电极（1）；覆盖钟形物的所述环形边缘（6.2）的内表面（6.1）的至少一部分的导电层（6），其中导电层（6）覆盖与其环形边缘相邻的钟形物的外表面（6.3）的一部分。

Description

具有部分镀金属层的谐振器

本发明涉及半球谐振器，具体地涉及用于制成诸如陀螺仪之类的振动角度传感器。

发明背景

文献FR-A-2 851 040公开了具有通过柄紧固到基座的钟形物形式的振动构件的半球谐振器，该基座具有面向钟形物的边缘的主电极、以及与主电极相邻的保护电极。

主电极首先用于通过在将该钟形物维持在恒定电位时将至少一个交流电压施加到主电极来使得该钟形物设置成振动，其次用于通过从主电极拾取检测信号来检测该钟形物的振动。

保护电极可通过将其接地、由此用于减少电极之间的串扰来用于其一般功能，或者其可通过将适当的信号施加到保护电极的每一部分来用作控制和/或检测电极。

在这些实施例中，该钟形物由用作电绝缘体的硅石制成。在金属层中覆盖该钟形物的内表面和边缘、以及该柄。

文献US-A-2003/0019296公开了其内表面和外表面两者都被导电金属涂层完全覆盖的硅石钟形物形式的谐振器。

由于接近该钟形物的边缘的金属镀层倾向于衰减其振动以使漂移恶化，因此已提出了将硅石裸露在该钟形物的外表面上。

已知例如根据文献US-B-6474161，半球谐振器包括被导电金属涂层部分覆盖的硅石钟形物形式的振动构件。导电金属涂层覆盖该钟形物的平面环形边缘，并且形成在该钟形物的位于谐振器的极和所述边缘之间的内表面上延伸的导电迹线。该钟形物的外表面完全没有覆盖。

同样，根据文献US-A-2004/0154396可知其中该钟形物的内表面被导电金属涂层完全覆盖的这种谐振器。

然而，已发现将硅石裸露在与其边缘相邻的钟形物的外表面上引起在寻找电像时的改性，并且由此在角测量时引起误差。该改性来自通过穿过硅石而在电极与谐振器的镀金属和偏置区域之间移动的电场线，由此使得电荷在非无限绝缘的硅石中很缓慢地迁移，并且直至达到电位均衡。因此，电场线并且由此静电效率随着时间变换。随着时间的这种变换很难通过计算来校正。

发明目的

在延长使用如上所定义的谐振器的上下文中，可能看起来需要随着时间使角度型的测量误差最小化且限制对设备中振动的衰减以获取准确且可靠的测量仪器。

发明简述

本发明涉及半球谐振器，该半球谐振器包括：紧固到基座的钟形物，该基座携带面向钟形物的环形边缘延伸的主电极，以及与主电极相邻的至少一个保护电极；覆盖钟形物的所述环形边缘的内表面的至少一部分导电层，其中导电层覆盖与其环形边缘相邻的钟形物的外表面的一部分。

由此，本发明提出了不仅使位于钟形物的边缘的任一侧上的电场线尽可能多地向保护电极偏转，而且通过施加覆盖内表面的至少一部分、环形边缘、以及只与其环形边缘相邻的钟形物的外表面的一部分的导电层来使角误差最小化。此外，为了使对钟形物进行的振动的吸收最小化，导电层应当具有正好足以确保导电的厚度。由于对振动的吸收直接与导电层的厚度相关，因此该层越薄，该钟形物进行的振动的衰减越小。另外，谐振器的电荷中的变化不再由主电极感测，而是由保护电极感测，因此主电极的增益不再受电荷的该变化影响。这还使得减少电荷向与其环形边缘相邻的钟形物的外表面的小部分上的硅石逐渐迁移成为可能。由此，从测量的准确性、以及其性能随时间的稳定性的观点来看，本发明的半球谐振器得到了改进。

在本发明的有利实施例中，接地的保护电极包括：在主电极内部延伸的中心部分、连同在主电极外部延伸的至少一个周边部分、以及在主电极之间延伸以使中心部分连接到周边部分的连接部分。

本实施例特别有效。

附图简述

通过阅读参考附图所述的本发明的特定实施例的以下描述，本发明的其他特征和优点显现出来，在附图中：

图1是图2的线I-I上的半球谐振器的轴向截面图；

图2是图1的线II-II上的截面中的谐振器的主电极和保护电极的平面图；以及

图3是半球谐振器的轴向截面图，以及更具体地图1的截面III的放大图。

本发明的详细描述

在图1所示的实施例中，半球谐振器7包括通过柄5紧固到基座3的硅基材料的钟形物4。

主电极2设置在面向钟形物4的环形边缘6.2的基座3上，并且连接到电子控制单元（未示出）以构成与谐振器7协作的检测和激励装置。

接地的保护电极1还设置在基座3上。保护电极具有在主电极2内部延伸的中心部分1.1、在主电极1.1外部延伸的环形分段中的周边部分1.2、以及各自在两个相邻主电极1.1之间延伸以使中心部分1.1连接到周边部分1.2之一的连接部分1.3。保护电极1用于减少电极之间的串扰，如文献FR-A-2 851 040中所述的。

导电层6在钟形物4的内表面6.1、环形边缘6.2、以及外边缘6.3的一部分上延伸。该钟形物的外表面6.3的所述部分与环形边缘6.2相邻。作为示例，该钟形物的外表面6.3与其环形边缘6.2相邻的所述部分的高度小于1毫米。

在特定实施例中，也可覆盖柄6.4的表面，并且可部分地或完全地覆盖该钟形物的内表面。该导电层还以本身已知的方式连接到控制单元。

图2是被图1的线II-II上的截面所示的主电极和保护电极2、1所覆盖的基座的平面图，该平面图更具体地示出这些不同组件的排列。具体而言，该排列用于使图3所示的位于钟形物的边缘的每一侧上的电场线8.1和8.3尽可能多地向保护电极1.1或1.2偏转。如上所述，保护电极1具有在主电极2内部延伸的中心部分1.1、连同在主电极2外部延伸的周边部分1.2、以及在主电极2之间延伸以使中心部分连接到周边部分的连接部分，并且提供用于容纳柄5的基座的外壳。

每一主电极2具有规则性交替的向基座在保护电极1.2的周边部分之间的边际9延伸的T形部分2.1。

显然且不管所采用的排列如何，主电极2和保护电极1通过用于使其彼此隔离的间隔（这些间隔在附图中用简单线来表示）分开。

图3示出本发明的半球谐振器的操作。为了理解本发明的目的，作为示例，电场线在该附图中示意性地示出。位于钟形物4的环形边缘6.2和主电极2之间的电场线8.2允许进行对于正确操作半球谐振器必要的测量。位于该钟形物的环形边缘6.2的任一侧上的电场线8.1和8.2向保护电极的不同部分偏转。以已知的方式，位于钟形物的内表面6.1的电场线8.3向保护电极1.1的中心部分偏转，并且根据本发明，位于钟形物4的外表面6.3上的电场线8.1向保护电极的周边部分1.2偏转。

如上所述，覆盖本发明的钟形物4的导电层衰减该设备的振动，这些振动提供谐振器的操作所必需的数据。这是在将其特性保持为导电体时该层的厚度为什么应当尽可能地薄的原因。

作为数值示例：

钟形物4的环形边缘6.2和主电极2之间的高度为80微米（μm）；

主电极和保护电极之间的基本恒定的间隔为50μm宽；

导电层6的厚度位于1纳米（nm）至10纳米的范围内；

钟形物4的外表面6.3与其环形边缘6.2相邻的部分的高度小于1微米（mm）；以及

在主电极的任一侧上，主电极2的沿着与钟形物的中心轴平行的轴X和X'相对于钟形物的环形边缘6.2的投影10小于1mm。

自然，本发明不限于以上所述的实施例，并且可进行修改而不背离如权利要求所限定的本发明的范围。

给出上述尺寸作为示例，并且可修改这些尺寸以适应例如谐振器的尺寸、和/或谐振器和/或导电层的材料、和/或谐振器的电参数。

Claims (6)

1.一种半球谐振器（7），所述半球谐振器包括：紧固到基座（3）的钟形物（4），所述基座携带面向所述钟形物的环形边缘（6.2）延伸的主电极（2），以及在与所述主电极（2）相邻的至少一个保护电极（1）；覆盖所述钟形物的所述环形边缘（6.2）的内表面（6.1）的至少一部分的导电层（6），其中所述导电层（6）覆盖与其环形边缘（6.2）相邻的钟形物的外表面（6.3）的一部分。

2.如权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述钟形物（4）由基于硅的材料制成。

3.如权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述钟形物的外表面（6.3）与其所述环形边缘（6.2）相邻的所述部分的高度小于1毫米。

4.如权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述保护电极（1）包括在所述主电极内部延伸的中心部分（1.1）、在所述主电极（2）外部延伸的至少一个周边部分（1.2）、以及在所述主电极（2）之间延伸以使所述中心部分连接到所述周边部分的连接部分（1.3）。

5.如权利要求4所述的谐振器，其特征在于，每一主电极（2）具有规则性交替的向所述基座（3）在所述保护电极的周边部分（1.2）的元件之间的边际延伸的部分（2.1）。

6.如权利要求5所述的谐振器，其特征在于，

所述钟形物（4）的环形边缘（6.2）和所述主电极（2）之间的高度为80微米（μm）；

基本恒定的间隔在所述主电极和所述保护电极之间延伸，并且为50μm宽；

所述导电层（6）的厚度位于1纳米至10纳米的范围内；

所述钟形物（4）的外表面（6.3）与其环形边缘（6.2）相邻的部分的高度小于1微米（mm），以及

在所述主电极的任一侧上，所述主电极（2）沿着所述钟形物的中心轴相对于所述钟形物的环形边缘（6.2）的投影（10）小于1mm。

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