CN104949668B - 一种微型三自由度单循环式pmma气流陀螺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微型三自由度单循环式PMMA气流陀螺，该气流陀螺包括敏感元件和PCB电路板，敏感元件和PCB电路板电连接，敏感元件包括PMMA盖板、硅板和PMMA底座；其中，PMMA盖板上设置有气流回路；硅板上设置有三自由度敏感热线；PMMA底座上设置有压电陶瓷振子和气流回路；PMMA盖板、硅板和PMMA底座依次连接构成敏感元件。本申请的气流陀螺以气体作为敏感质量，抗高过载、耐强冲击；制作成本低，仅为全硅结构的1/10；采用密闭空间内的单循环气流作为角速度气流敏感体，陀螺的稳定性好，陀螺灵敏度较大；实现了三个方向较高灵敏度的角速度测量；敏感三个方向角速度的循环气流敏感体由一个压电陶瓷振子驱动，结构简单，使用寿命长。

Description

一种微型三自由度单循环式PMMA气流陀螺

技术领域

本发明涉及利用哥氏力原理检测运动体角速度姿态参数的技术领域，尤其是涉及一种微型三自由度单循环式PMMA气流陀螺。

背景技术

现有技术中以微机械振动陀螺为代表的微型陀螺的敏感元件内一般设置有固体框架或梁，抗冲击振动能力差，而气流陀螺以气体作为敏感质量，结构简单，通过哥氏力使气流敏感体偏转来实现角参数的测量，因此这种微型陀螺抗高过载、耐强冲击、成本低。现有专利中的高灵敏度压电射流角速度传感器由敏感器件的壳体、喷嘴体、敏感元件、压电泵、泵座、碟簧、锁紧螺母和外部电路系统以及机械系统组成；这种陀螺是用黄铜或铝经传统机械加工而成，因此体积大，不能用于微型载体姿态测量和控制领域，另外它只能敏感一个方向上的角速度，如构成多自由度角速度测量需要组合安装，而由安装距离引起的误差较大。在现有技术中，可以利用MEMS工艺在硅片中腐蚀出气流网络，但是工艺复杂，成本高，不易达到设计要求；且由于硅片的厚度薄，只有500μm左右，因此气流网络的尺度很小，气体容量少，在相同角速度输入时它受到的惯性小，气流束偏转小，陀螺的灵敏度很小；而硅片上的气流网络一般是开放式的，开口和进口与外界相同，易受外界环境影响，陀螺稳定性差，虽然成本低，但适用条件苛刻，实用性不强；此外，压电泵振子的有效变形面积与气流网络的截面积一致，尺寸小，驱动气体流动的能力弱，气流速度小，陀螺灵敏度低。

因此，如何克服上述问题成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种微型三自由度单循环式PMMA气流陀螺，该气流陀螺以气体作为敏感质量，抗高过载、耐强冲击；制作成本低，仅为全硅结构的1/10；采用密闭空间内的单循环气流作为角速度气流敏感体，陀螺的稳定性好，陀螺灵敏度较大；实现了三个方向较高灵敏度的角速度测量；敏感三个方向角速度的循环气流敏感体由一个压电陶瓷振子驱动，结构简单，使用寿命长。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种微型三自由度单循环式PMMA气流陀螺，所述气流陀螺包括敏感元件和PCB电路板，所述敏感元件和PCB电路板电连接，所述敏感元件包括PMMA盖板、硅板和PMMA底座；其中，

所述PMMA盖板上设置有气流回路；所述硅板上设置有三自由度敏感热线；所述PMMA底座上设置有压电陶瓷振子和气流回路；PMMA盖板、硅板和PMMA底座依次连接构成所述敏感元件。

进一步，所述PMMA底座的一侧开设有一圆孔，所述圆孔的边缘设置有高度小于PMMA底座厚度的台阶，所述压电陶瓷振子粘结在所述台阶上；PMMA底座的另一侧设置有梯形泵槽和若干个凹槽，所述泵槽的上部与所述圆孔的边缘重合相切，泵槽的底部两端设置有两个排气槽，所述泵槽的底部下方设置有下储气槽，所述下储气槽与所述排气槽连通；排气槽相对于下储气槽的对侧设置有两个长方形的下导流槽，所述导流槽的长度方向为PMMA底座的长度方向；下导流槽与下储气槽的交汇处设置有两个下进口槽；两个下导流槽的末端设置有两个长方形副敏感槽，所述副敏感槽的长度方向为PMMA底座的宽度方向；两个副敏感槽相交后沿着PMMA底座的长度方向开设有中心喷口槽，与所述中心喷口槽连通设置有主敏感槽，所述主敏感槽的与下储气槽连通。

进一步，所述PMMA盖板4的正面与所述PMMA底座6相对应的一侧开有深度一致的凹槽组合，其形状大小及位置完全与PMMA底座6的下储气槽、下导流槽、副敏感槽、主敏感槽、下进口槽一致，分别为上储气槽，上导流槽、上副敏感槽和上主敏感槽、上进口槽。

进一步，所述台阶的厚度为所述PMMA底座厚度的1/4。

进一步，所述下储气槽的深度比所述泵槽的深度浅；所述下导流槽的宽度比下储气槽的宽度大，所述下导流槽的深度与泵槽的深度一致；所述下进口槽的长度与下储气槽的宽度一致；所述副敏感槽的深度与下储气槽的深度一致；所述中心喷口槽的长度与副敏感槽的宽度一致，中心喷口槽的宽度大于其长度，中心喷口槽的深度与下导流槽的深度一致。

进一步，所述硅板的长度为PMMA底座长度的一半，宽度小于PMMA底座的宽度。

进一步，所述硅板上设置有三对敏感热线，分别用于敏感X、Y、Z三个方向的角速度，三对敏感热线均平行设置；敏感X方向角速度的一对敏感热线分别设置在所述副敏感槽的上方的硅板上；敏感Y方向角速度的一对敏感热线分别设置在所述主敏感槽上方的硅板上，该对敏感热线的径向与主敏感槽宽度方向的轴线平行；敏感Z方向角速度的一对敏感热线分别设置在所述主敏感槽上方的硅板上，该对敏感热线的径向与主敏感槽长度方向的轴线平行。

进一步，所述敏感热线由高温度系数的金属铂、SiO₂和Si构成。

进一步，所述三对敏感热线分别作为所述PCB电路板中信号处理电路的三个惠斯登电桥的两个臂设置。

进一步，所述PMMA盖板和PMMA底座均采用PMMA高精度数控机床加工工艺制作；所述硅板采用标准的MEMS工艺制作。

本发明具有以下积极的技术效果：

(1)以气体作为敏感质量，抗高过载、耐强冲击。

(2)除了热线以外，均采用成本低且适合做微气流网络的PMMA薄板制作，成本低，仅为全硅结构的1/10。

(3)采用密闭空间内的单循环气流作为角速度气流敏感体，陀螺的稳定性好，陀螺灵敏度较大。

(4)构建了能敏感三个方向角速度的循环气流敏感体，实现了三个方向较高灵敏度的角速度测量。

(5)实现了压电泵振子尺寸的最大化，气流网络的横截面是现有技术横截面的5～10倍，气流陀螺灵敏度高。

(6)能敏感三个方向角速度的循环气流，敏感体由一个压电陶瓷振子驱动，结构简单，使用寿命长。

附图说明

图1为本申请的气流陀螺立体图；

图2为本申请的敏感元件的拆分状态立体图；

图3(a)为本申请的PMMA底座正面结构示意图；

图3(b)为本申请的PMMA底座反面结构示意图；

图4(a)为本申请的PMMA盖板正面结构示意图；

图4(b)为本申请的PMMA盖板反面结构示意图；

图5为本申请的敏感元件中硅板的结构示意图；

图6为本申请的气流陀螺的工作原理图；

图7为本申请的PCB板中信号处理电路的结构示意图；

图8为本申请的PCB板中惠斯登电桥的结构示意图；

图9为本申请的气流陀螺灵敏度曲线。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1-9所示，本发明的微型三自由度单循环式PMMA气流陀螺由三自由度单循环式角速度敏感元件1和PCB电路板2构成，两者之间通过金线3实现电气连接。三自由度单循环式角速度敏感元件1包括PMMA盖板4、硅板5、PMMA底座6；设置有凹槽的PMMA盖板4、表面设置热线的硅板5、有气流网络和压电陶瓷振子7的PMMA底座6等三层长方形平板粘接构成敏感元件1。PMMA底座6的反面开有圆孔8，在圆孔8的边缘为一高度为PMMA底座6厚度1/4的台阶9，将压电陶瓷振子7粘接在台阶9上。PMMA底座6正面与圆孔9对应的一侧开设有梯形凹槽形成泵槽10，泵槽10上端与圆孔9边缘重合相切。梯形泵槽10底部两端两个以泵槽底边中心垂线相对称的小孔为排气槽11(a)、11(b)。在PMMA底座6正面的另一半开有深浅不同的对称的凹槽，与两个排气槽11(a)、11(b)相联通的是长方形的下储气槽12，下储气槽12两端与排气槽11(a)、11(b)相通。下储气槽12的深度比泵槽10深。排气槽11(a)、11(b)相对于下储气槽12的对侧开有两个与泵槽10底边中心垂线相对称的长方形下导流槽13(a)、13(b)，其长度方向为PMMA底座6的长度方向，下导流槽13(a)、13(b)宽度比下储气槽12宽，深度与泵槽10一致。下导流槽13(a)、13(b)始端与储气槽12以一正方形的下进口槽14(a)、14(b)为过渡，下进口槽14(a)、14(b)的长度为储气槽的宽度。与在下导流槽13(a)、13(b)的两个末端相通为两个相对的长方形副敏感槽15(a)、15(b)，其长度方向为PMMA底座6的宽度方向，其深度与下储气槽12一致。两个副敏感槽15(a)、15(b)相交后沿着PMMA底座6长度方向开设有长方形凹槽为中心喷口槽16，其长度为副敏感室15(a)、15(b)的宽度，宽度大于副敏感室15(a)、15(b)，深度与下导流槽13(a)、13(b)一致。在中心喷口槽16的末端沿着与泵槽10底边中心垂线扩张形成下主敏感槽17，其宽度大于下导流槽13(a)、13(b)，为PMMA底座6宽度的1/3，其末端与储气槽12相通。PMMA盖板4的正面与PMMA底座6相对应的一侧开有深度一致的凹槽组合(如图4所示)，其形状大小及位置完全与PMMA底座6的下储气槽12、下导流槽13(a)、13(b)、副敏感槽15(a)、15(b)和下主敏感槽17、下进口槽14(a)、14(b)一致，分别为上储气槽18，上导流槽19(a)、19(b)、上副敏感槽20(a)、20(b)和上主敏感槽21、上进口槽22(a)、22(b)。硅板5的长度为PMMA底座6长度的一半，宽度略小于PMMA底座6的宽度。在硅板上开孔的组合，其形状大小位置完全与PMMA底座6的排气槽11(a)、11(b)、下储气槽12、下导流槽13(a)、13(b)、副敏感槽15(a)、15(b)和下主敏感槽17、下进口槽14(a)、14(b)、中心喷口槽16一致，分别为排气孔23(a)、23(b)、储气孔24、导流孔25(a)、25(b)、副敏感孔26(a)、26(b)和主敏感孔28、进口孔29(a)、(b)、中心喷口孔30。在硅板5的表面设置热线31(a)和31(b)、热线32(a)和32(b)、热线33(a)和33(b)(如图5所示)。PMMA盖板4、硅板5和PMMA底座6粘接以后，合围形成气流网络。气流网络由压电陶瓷振子7和泵槽10对应的泵室34；下进口槽14(a)、14(b)、上进口槽22(a)、22(b)和进气孔29(a)、29(b)对应的进口35(a)、35(b)；下储气槽12、上储气槽18和储气孔24对应的储气室36；下导流槽13(a)、13(b)、上导流槽19(a)、19(b)和导流孔25(a)、25(b)对应的导流室36(a)、36(b)；下副敏感槽15(a)、15(b)、上副敏感槽20(a)、20(b)对应的副敏感室37(a)、37(b)；中心喷口槽16、中心喷口孔30对应的中心喷口室38；下主敏感槽17、上主敏感槽21、主敏感孔28对应的主敏感室39；排气槽11(a)、11(b)、排气孔23(a)、23(b)对应的排气口40(a)、40(b)构成(如图6所示)。在主敏感室39与中心喷口室38相接处为中心喷口41，导流室36(a)、36(b)与副敏感室37(a)、37(b)相接处有深度过渡的地方为两个对称的旁喷口42(a)、42(b)。在主敏感室39与储气室36相接处为出口43。敏感x方向角速度的一对平行热线31(a)和31(b)分别设置在两个对称的副敏感室37(a)、37(b)的两端靠近中心喷口室38的硅板5表面。敏感y方向角速度的一对平行热线32(a)和32(b)分别设置在主敏感室39的始端和末端处硅板5的表面，分别与中心喷口41的距离为主敏感室39的1/6处和2/3处。敏感z方向角速度的一对平行热线33(a)和33(b)分别设置在主敏感室39中间处的硅板5的表面，并与主敏感室39沿着长度方向的中心轴线平行。压电陶瓷振子7、泵室34和排气口40组成压电泵。压电陶瓷振子7的激励电压由PCB电路板上的压电泵驱动电路提供(如图7所示)，在交变电压的作用下压电陶瓷振子7沿着三自由度单循环式角速度敏感元件1厚度方向变形，压电泵驱动气体流动采用动态无阀被动泵，气体进口35(a)、35(b)的截面小于中心喷口41的截面小于出口43的截面使气体出口出气速率大于回气速率，利用这种气体阻力代替单向阀的作用，实现气体的定向循环流动,分别在中心喷口41、两个旁喷口42(a)、42(b)喷出形成射流，从而在主敏感室39和两个副敏感室37(a)、37(b)构建了两个正交的射流敏感体。气流中心平面和热线不共面，所在平面相距几百微米。热线31(a)和31(b)、热线32(a)和32(b)、热线33(a)和33(b)由高温度系数的金属铂、SiO2和Si构成，硅板5的边缘被覆电极，PMMA盖板4开相应的口以便露出硅板5的电极便于与PCB电路板2实现电气连接。如图7所示，PCB板中有信号处理电路，主要是电源、压电泵驱动电路和三个惠斯登电桥通过金丝3与三自由度单循环式角速度敏感元件实现电源和惠斯登电桥的44(a)、44(b)、44(c)的引入，以及三个方向角速度电压的输出。硅板上表面的三对平行的热线31(a)和31(b)、32(a)和32(b)、33(a)和33(b)分别作为PCB板中信号处理电路中的三个惠斯登电桥的两个臂，在主敏感室39、两个副敏感室37(a)、37(b)中通过与随角速度变化的气流的热量交换来敏感x、y和z方向的角速度输出与角速度成正比的电压信号VX、VY和VZ(如图8所示)。

本发明利用高精度数控机床和微机械工艺相结合制作层状微型气流陀螺，充分利用了PMMA材料成本低，适合做微气流网络的优势，气流网络的尺度较大，可以得到相当于硅片厚度3～5倍尺度的气流通道，气体容量较大，在相同角速度输入时受到的惯性大，气流束偏较大，陀螺的灵敏度较大。

采用密闭空间内的单循环气流作为角速度气流敏感体，相比开放式角速度气流敏感体，受外界影响小，气流状态稳定，陀螺的稳定性好。同时在循环气流中设置喷口，形成射流，气流速度大，与热线热量交换多，不仅陀螺灵敏度大，同时有助于气流定向循环流动。

本实施例三自由度单循环式角速度敏感元件的制作大部分利用PMMA薄板采用成熟的PMMA高精度数控机床加工工艺制作，仅有热线的硅板采用标准的MEMS工艺制作。其工艺如下：

(1)在一个厚为200μm的硅板(硅圆片)上下各形成一个热氧化层SiO₂作为绝缘层。

(2)上表面溅射大约0.3μm厚的有高TCR(温度系数)的金属层，如钨、铂。用光刻技术在硅片的背面形成气流网络。

(3)PMMA盖板4和PMMA底座6可以在厚度为1.5mm的PMMA薄板上通过高精度数控机床输入设计好的相应图形加工而成，PMMA底座6背面的台阶9表面溅射一层金属电极，粘贴压电陶瓷振子7。

(4)将有热线的硅板5一面和PMMA盖板4的底部组合粘接。

(5)用深反应离子刻蚀法在硅板5上刻蚀通透形成悬空的热线和气流网络。

(6)最后将有压电陶瓷振子7的PMMA底座6倒置和硅板5的背面粘接形成三自由度单循环式角速度敏感元件1。

采用上述方式加工的优点是：

(1)三自由度单循环式角速度敏感元件的制作大部分利用PMMA薄板采用成熟的PMMA高精度数控机床加工工艺制作，仅包含热线的硅板采用标准的MEMS工艺制作，工艺简单，成本为全硅的1/10。

(2)通过上述工艺步骤(3)、(4)、(5)将传统的PMMA薄板的精细加工和硅片的MEMS工艺有机结合，将含热线的硅片成功嵌入到PMMA底座上，实现了硅片上的热线和PMMA底座气流网络的整合，不仅工艺简单，同时也满足了设计要求。

(3)组装的后的气流网络主要由上下有着不同深度凹槽的PMMA盖板和PMMA底座组成，热线平面和射流束的方向在气流通道深度方向上不共面，因此可实现三自由度角速度的测量。

(4)采用的光刻技术能保证三个方向热线的正交性和垂直度，因此本发明在轴向准确性和交叉灵敏度上比由多个单轴陀螺组成的三轴陀螺测量系统更有优势，交叉耦合小。

在Z轴方向有个角速度输入Ω_z时，由于科氏效应，从中心喷口41喷出的气流将会发生偏转，从而在主敏感室39内的两相对平行的热线33(a)和33(b)上引起相反的冷却作用。如果在X轴方向输入角速度Ω_X，由于科氏效应,从两个旁喷口42(a)和42(b)喷出的气流，在两个副敏感室37(a)和37(b)沿相反的方向到达两相对平行的热线31(a)和31(b)，在热线平面上，也能形成相反冷却效应。如果在Y轴方向输入敏感角速度Ωy，由于科氏效应,中心喷口41喷出的气流在主敏感室内39发生偏转，按前后顺序排列在主敏感室内39的不同位置的在热线32(a)和32(b)上也会出现相反冷却。

热线31(a)和31(b)、热线32(a)和32(b)、热线33(a)和33(b)分别连接成惠斯登电桥的两个等臂，冷却会使热线电阻发生改变，阻值的改变通过惠斯登电桥转换为三个与角速度Ωx、Ωy、Ωz成正比的电压V_X、V_Y和V_Z输出，从而敏感三个正交方向(X、Y、Z)上的角速度，即形成一体多自由度射流陀螺。

假设有沿着x轴角速度作用传感器时，气流受到哥氏力的作用，哥氏加速度表示为

式中，和分别表示从两个旁喷口42(a)和42(b)到热线31(a)和31(b)的流速矢量、沿着x轴的外加角速度矢量和哥氏加速度矢量。

气流束的偏移量δ_x是对式(1)的双重积分

式中，L_x和V_x分别表示从旁喷口42(a)和42(b)到热线31(a)和31(b)的距离、气流在L_x段的平均速度。

类似地，当有沿着z轴角速度作用传感器时，气流束的偏移量δ_z

式中，L_z和V_z分别表示从中心喷口41到热线33(a)和33(b)的距离、气流在L_z段的平均速度。

当有沿着y轴角速度作用传感器时，气流束的偏移量δ_y将会在热线32(a)和32(b)上出现不同的偏移量，通过计算偏移量之差为：

这里的L_y1、L_y2、V_y1、V_y2分别是中心喷口41到热线32(a)和32(b)的距离和平均速度。

灵敏度关系式：

通过分析热线和层状射流之间的热传递现象，可以得到气流陀螺灵敏度的性能。一根热线电阻的变化和流速的关系如下：

式中，l是热敏电阻的长度。

速度增量ΔV和角速度ωi的关系式：

因为气流的偏移量很小，而且热线被设置在流速分布的线性区域，热线上速度增量ΔV和角速度ω_i引起的偏移量δ_ωi是成比例的，因此它也和实际角速度ω_i成比例，得到：

式中，K_i保持不变，由热线R_i的流速分布的梯度决定。

设热线电流为I，把(6)代入式(5)可得传感器的输出电压为

根据式(7)可以计算传感器的灵敏度，如图7给出本发明模拟敏感度，从图中可以看出，三个方向的灵敏度分别为SF_x＝0.6μV/°/s，SF_y＝1.2μV/°/s，SF_z＝2.0μV/°/s。

本申请的优点是：

(a)构建了能敏感三个方向角速度的单循环的气流敏感体，实现了三个正交方向(X、Y、Z)的角速度的测量，多轴一体，可以消除由单轴陀螺组合安装距离产生的测量误差，测量误差小。

(b)本发明陀螺三个方向角速度灵敏度是现有技术的二倍左右。

上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微型三自由度单循环式PMMA气流陀螺，所述气流陀螺包括敏感元件和PCB电路板，所述敏感元件和PCB电路板电连接，其特征在于，所述敏感元件包括PMMA盖板、硅板和PMMA底座；其中，

所述PMMA盖板上设置有气流回路；所述硅板上设置有三自由度敏感热线；所述PMMA底座上设置有压电陶瓷振子和气流回路；PMMA盖板、硅板和PMMA底座依次连接构成所述敏感元件；

所述PMMA底座的一侧开设有一圆孔，所述圆孔的边缘设置有高度小于PMMA底座厚度的台阶，所述压电陶瓷振子粘结在所述台阶上；PMMA底座的另一侧设置有梯形泵槽和若干个凹槽，所述泵槽的上部与所述圆孔的边缘重合相切，泵槽的底部两端设置有两个排气槽，所述泵槽的底部下方设置有下储气槽，所述下储气槽与所述排气槽连通；排气槽相对于下储气槽的对侧设置有两个长方形的下导流槽，所述导流槽的长度方向为PMMA底座的长度方向；下导流槽与下储气槽的交汇处设置有两个下进口槽；两个下导流槽的末端设置有两个长方形副敏感槽，所述副敏感槽的长度方向为PMMA底座的宽度方向；两个副敏感槽相交后沿着PMMA底座的长度方向开设有中心喷口槽，与所述中心喷口槽连通设置有主敏感槽，所述主敏感槽的与下储气槽连通。

2.根据权利要求1述的气流陀螺，其特征在于，所述PMMA盖板4的正面与所述PMMA底座6相对应的一侧开有深度一致的凹槽组合，其形状大小及位置完全与PMMA底座6的下储气槽、下导流槽、副敏感槽、主敏感槽、下进口槽一致，分别为上储气槽，上导流槽、上副敏感槽和上主敏感槽、上进口槽。

3.根据权利要求1述的气流陀螺，其特征在于，所述台阶的厚度为所述PMMA底座厚度的1/4。

4.根据权利要求1述的气流陀螺，其特征在于，所述下储气槽的深度比所述泵槽的深度浅；所述下导流槽的宽度比下储气槽的宽度大，所述下导流槽的深度与泵槽的深度一致；所述下进口槽的长度与下储气槽的宽度一致；所述副敏感槽的深度与下储气槽的深度一致；所述中心喷口槽的长度与副敏感槽的宽度一致，中心喷口槽的宽度大于其长度，中心喷口槽的深度与下导流槽的深度一致。

5.根据权利要求1述的气流陀螺，其特征在于，所述硅板的长度为PMMA底座长度的一半，宽度小于PMMA底座的宽度。

6.根据权利要求5的气流陀螺，其特征在于，所述硅板上设置有三对敏感热线，分别用于敏感X、Y、Z三个方向的角速度，三对敏感热线均平行设置；敏感X方向角速度的一对敏感热线分别设置在所述副敏感槽的上方的硅板上；敏感Y方向角速度的一对敏感热线分别设置在所述主敏感槽上方的硅板上，该对敏感热线的径向与主敏感槽宽度方向的轴线平行；敏感Z方向角速度的一对敏感热线分别设置在所述主敏感槽上方的硅板上，该对敏感热线的径向与主敏感槽长度方向的轴线平行。

7.根据权利要求6的气流陀螺，其特征在于，所述三对敏感热线分别作为所述PCB电路板中信号处理电路的三个惠斯登电桥的两个臂设置。

8.根据权利要求1所述的气流陀螺，其特征在于，所述PMMA盖板和PMMA底座均采用PMMA高精度数控机床加工工艺制作；所述硅板采用标准的MEMS工艺制作。