CN105091876A - 一种微型四通道循环流式三轴硅射流陀螺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微型四通道循环流式三轴硅射流陀螺，该射流陀螺包括四通道循环流式三轴角速度敏感元件和PCB电路板，敏感元件和PCB电路板电连接，其中，敏感元件包括PMMA上盖、上硅板、下硅板、PMMA底盖和压电陶瓷圆振子；压电陶瓷圆振子嵌入PMMA上盖上；上硅板上设置有射流网络；下硅板上设置有射流网络和热线；PMMA上盖、上硅板、下硅板和PMMA底盖依次粘接构成所述敏感元件。本申请的射流陀螺用一个压电陶瓷圆振子驱动四通道循环流，不仅结构简单，寿命长，功耗低，实现了压电陶瓷圆振子变形方向和射流网络平面的转向，压电陶瓷圆振子的面积大，驱动能力强，射流速度大，射流陀螺的灵敏度高；能同时敏感三个正交方向角速度，多轴一体。

Description

一种微型四通道循环流式三轴硅射流陀螺

技术领域

本发明属于利用哥氏力偏转射流敏感体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四通道循环流式三轴硅射流陀螺。

背景技术

目前，以微机械振动陀螺为代表的微型陀螺，敏感元件是由不同结构的振动部件构成，不仅在稍高加速冲击下容易断裂或损坏，而且在制作过程中为了减少阻尼需要真空封装使得其工艺复杂，造成长时间工作时会产生疲劳损坏。相比之下，射流陀螺不需要振动部件，结构简单，有能承受高过载、寿命长和成本低等其它陀螺难以媲美的优点，其应用范围更广泛。中国专利89105999.7提出的高灵敏度压电射流角速度传感器(射流陀螺的一种)，它由敏感器件的壳体、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，这种一维角速度传感器的敏感元件是用铜、铝或不锈钢等材料利用传统机械加工制作，敏感元件体积大，功率高，不能用于微型载体姿态测量和控制领域，它的热线是手工焊接，很难保证热线的平行度和垂直度，因此交叉耦合大，一致性差，很难批量生产，成本高。在现有技术中用硅片制作射流网络通常采用MEMS工艺在一个硅圆片的表面腐蚀出气流通道，由于硅片的厚度只有500μm左右，因此射流网络深度一定小于硅片的厚度，因此射流网络的尺度很小，气体容量小，与热线的热交换少，陀螺灵敏度会很小，无法实用化。在现有技术中在硅圆片上实现压电泵驱动气体流动通常将压电泵振子有效变形面积与气流通道的截面积相对应，以便使压电泵振子的变形方向(振动方向)沿着硅圆片横向方向(与硅圆片表面垂直的截面积方向)与气流通道的长度方向一致，因此压电泵振子的大小往往小于1×1mm，这在实际工艺中很难实现粘接，同时由于压电泵振子尺寸过小，驱动气体的能力弱，气流速度小，陀螺灵敏度小。在现有技术中采用MEMS工艺在硅片上很难实现三维热线(热敏电阻)的制作，同时也很难形成三维射流敏感体，因此一个微型射流陀螺不能同时敏感三个方向的角速度，只能敏感一个方向上的角速度，如构成多自由度测量需要组合安装，由安装距离引起的误差大，成本也高。

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四通道循环流式三轴硅射流陀螺，该射流陀螺用一个压电陶瓷圆振子驱动四通道循环流，不仅结构简单，寿命长，功耗低，同时实现了压电陶瓷圆振子变形方向和射流网络平面的转向，压电陶瓷圆振子的面积大，驱动能力强，射流速度大，射流陀螺的灵敏度高；且能同时敏感三个正交方向(X、Y、Z)角速度，多轴一体。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种微型四通道循环流式三轴硅射流陀螺，所述射流陀螺包括四通道循环流式三轴角速度敏感元件和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上盖、上硅板、下硅板、PMMA底盖和压电陶瓷圆振子；其中，

所述压电陶瓷圆振子嵌入至所述PMMA上盖上；所述上硅板上设置有射流网络；所述下硅板上设置有射流网络和热线；所述PMMA上盖、上硅板、下硅板和PMMA底盖依次粘接构成所述敏感元件。

进一步，所述PMMA上盖的中心开设一圆形泵槽，在所述泵槽的中心开设一圆形泵孔，泵槽的边缘为一高度为PMMA上盖厚度1/4的台阶，将所述压电陶瓷圆振子粘接在所述台阶上。

进一步，所述上硅板与所述圆形泵孔对应处开设一形状尺寸与圆形泵孔相同的圆柱形泵腔，在所述泵腔圆周上等距离开口形成四个截面为倒梯形的排气孔，所述排气孔的末端为四个排气口；所述排气口外设置一圆环形排气室；以所述排气室的圆心为中心，在圆环形排气室的圆周上放射状交替均匀开设两组共八个长方形孔；其中，四个所述排气孔对应四个集流槽；与四个所述集流槽相邻的是四个上敏感射流孔，所述上敏感射流孔的始端与所述排气室相通；所述集流槽的末端和所述上敏感射流孔的末端由圆环形回流槽连通。

进一步，所述集流槽与所述排气室相通处做倒梯形过渡，与所述排气口对应，并在所述梯形过渡的短边扩张形成四个正方形的储气井，所述储气井的边长为倒梯形过渡的长边，所述集流槽的末端的宽度大于集流槽始端的宽度；所述上敏感射流孔的起始端宽度为所述集流槽的4倍，上射流敏感孔的宽度沿其轴线逐渐加大，在上射流敏感孔的长度为集流槽长度的3/5处做一倒梯形过渡，所述倒梯形的短边的宽度与所述排气室的宽度一致，短边向所述圆环形回流槽延伸形成四个长方形喷嘴孔，所述长方形喷嘴孔的长度为上敏感射流孔长度的1/10。

进一步，所述下硅板上开设与所述上硅板上的四个上射流敏感孔位置相互对应、大小形状完全相同的四个下敏感射流孔，在下硅板的表面设置六对平行热线，所述六对平行热线用于敏感x、y、z三个方向角速度；所述上硅板和下硅板粘接以后形成的气体空间为射流网络，粘接上所述PMMA上盖和所述PMMA底盖后构成封闭的射流网络；所述泵腔、泵孔和泵槽构成泵室。

进一步，所述射流网络由所述泵室、四个排气口、排气室、四个集流槽的始端的进口、储气井、圆环形回流槽、四个喷嘴孔末端的喷嘴口、四个上敏感射流孔和四个下敏感射流孔组成的四个射流敏感室A、B、C、D以及所述射流敏感室A、B、C、D的末端的出口构成。

进一步，敏感x方向角速度的一对平行热线分别设置在两个对称的射流敏感室B、D的两端的下硅板表面；敏感y方向角速度的一对平行热线分别设置与射流敏感室B、D正交的两个对称的射流敏感室A、C内的下硅板表面；敏感z方向角速度的四对平行热线分别设置在射流敏感室A、B、C、D中间处的下硅板的表面，并与射流敏感室A、B、C、D的轴线平行。

进一步，所述压电陶瓷圆振子的激励电压由所述PCB电路板上的压电泵驱动电路提供。

进一步，所述热线由高温度系数的金属铂、SiO2和Si构成，所述下硅板的边缘被覆电极，所述PMMA上盖和上硅板开相应的开口以便露出下硅板的电极，便于与PCB电路板实现电气连接。

进一步，所述PMMA上盖和PMMA底盖利用PMMA薄板采用高精度数控机床加工工艺制作，所述上硅板和下硅板采用标准的MEMS工艺制作。

本发明具有以下积极的技术效果：

(1)能同时敏感三个正交方向(X、Y、Z)角速度，多轴一体。

(2)用一个压电陶瓷圆振子驱动四通道循环流，不仅结构简单，寿命长，功耗低，同时实现了压电陶瓷圆振子变形方向和射流网络平面的转向，压电陶瓷圆振子的面积大，驱动能力强，射流速度大，射流陀螺的灵敏度高。

(3)采用的光刻技术能保证敏感元件中热线的正交性和垂直度，交叉耦合小，一致性好。

(4)上下硅板键合为射流网络，没有热应力的失配产生的蠕变，射流陀螺的长期稳定性好。

(5)直接用压电片陶瓷圆片驱动气流，无需额外的振膜，封装和粘贴时不易损坏，降低了封装难度，可提高陀螺的成品率和使用寿命，传感器的可靠性高。

附图说明

图1为本申请的立体图；

图2为本申请的敏感元件的分体状态的立体图；

图3为本申请的PMMA上盖的立体图；

图4为本申请的上硅板的立体图；

图5为本申请的下硅板的立体图；

图6为本申请的信号处理电路的示意图；

图7为本申请的惠斯登电桥的示意图；

图8为本申请的微型四通道循环流式三轴硅射流陀螺的灵敏度曲线。

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1-8所示，本发明微型四通道循环流式三轴硅射流陀螺由四通道循环流式三轴角速度敏感元件1和pcb电路板2构成，两者之间通过金线3实现电气连接(如图1所示)。四通道循环流式三轴角速度敏感元件1包括PMMA上盖4、上硅板5、下硅板6、PMMA底盖7和压电陶瓷圆振子8。

敏感元件1由嵌入压电陶瓷圆振子8的PMMA上盖4、有射流网络的上硅板5、有射流网络和表面设置热线的下硅板6和PMMA底盖7等四层正方形平板粘接而成。

PMMA上盖4的中心开直径略小于平板边长的圆形泵槽9，在泵槽9的中心开一圆形泵孔10，直径为圆槽9半径的1/2。在泵槽9的边缘为一高度为PMMA上盖厚度1/4的台阶11，将压电陶瓷圆振子8粘接在此台阶11上。

上硅板5与PMMA上盖4圆孔对应处开一形状尺寸与其相同的圆柱形孔为泵腔12，在泵腔12圆周上等距离开口形成四个截面为倒梯形的排气孔13a、13b、13c、13d，其末端为排气口14a、14b、14c、14d。排气口14a、14b、14c、14d与一圆环形排气室15联通。以排气室15的圆心为中心，在圆环形排气室15的圆周上放射状交替均匀开两组共八个长方形孔。其中，四个排气孔13a、13b、13c、13d对应四个集流槽16a、16b、16c、16d。与集流槽16a、16b、16c、16d相邻的是四个上敏感射流孔17a、17b、17c、17d，其始端与排气室15内相通。在集流槽16a、16b、16c、16d与排气室15相通处做倒梯形过渡，与排气口对应，并在此梯形过渡的短边扩张形成四个正方形的储气井18a、18b、18c、18d，其边长为倒梯形过渡的长边，集流槽16a、16b、16c、16d的末端的宽度略大于其始端。上敏感射流孔17a、17b、17c、17d的起始端宽度为集流槽16a、16b、16c、16d的4倍左右，上射流敏感孔17a、17b、17c、17d的宽度沿其轴线逐渐加大，当长度为集流槽16a、16b、16c、16d的3/5时做一倒梯形过渡，其长边大于起始端宽度，短边的宽度与排气室的宽度一致，短边延伸形成长方形喷嘴孔19a、19b、19c、19d，其长度为上敏感射流孔17a、17b、17c、17d的1/10。集流槽16a、16b、16c、16d的末端和敏感射流孔17a、17b、17c、17d的末端由圆环形回流槽20联通，并彼此交替均匀对称地分布在回流槽20上。下硅板6开与上硅板5的四个上射流敏感孔17a、17b、17c、17d位置相互对应的大小形状完全相同彼此对称正交分布四个下敏感射流孔21a、21b、21c、21d，在下硅板6的表面设置六对平行热线22a和22b、23a和23b、24a和24b、25a和25b、26a和26b、27a和27b。上硅板5和下硅板6粘接以后形成的气体空间为射流网络，加上PMMA上盖4和PMMA底盖7从而构成封闭的射流网络。三个圆柱形构成的泵腔12、泵孔10和泵槽9构成泵室28。射流网络由与压电陶瓷圆振子相互对应的泵室28、排气孔末端排气口、排气室15、集流槽16a、16b、16c、16d的始端的进口30a、30b、30c、30d、储气井18a、18b、18c、18d、圆环形回流槽槽20、喷嘴孔19a、19b、19c、19d末端的喷嘴口31a、31b、31c、31d、上敏感射流孔17a、17b、17c、17d和下敏感射流孔21a、21b、21c、21d组成的射流敏感室A、B、C、D以及射流敏感室A、B、C、D的末端的出口33a、33b、33c、33d构成。

敏感x方向角速度的一对平行热线22a和22b分别设置在两个对称的射流敏感B、D室的两端靠近喷嘴的下硅板6表面，分别与喷嘴的距离为射流敏感室的1/6处。敏感y方向角速度的一对平行热线23a和23b分别设置与射流敏感B、D室的正交的两个对称的射流敏感室A、C内靠近喷嘴的下硅板6表面，分别与喷嘴的距离为射流敏感室的1/6处。敏感z方向角速度的四对平行热线24a和24b、25a和25b、26a和26b、27a和27b分别设置在射流敏感室A、B、C、D中间处的下硅板6的表面，并与射流敏感室A、B、C、D的轴线平行。压电陶瓷圆振子8的激励电压由pcb电路板2上的压电泵驱动电路34提供，在交变电压的作用下沿着四通道循环流式三轴角速度敏感元件1厚度方向变形，驱动气体流动，由于进口30a、30b、30c、30d截面做成倒梯形，出口33a、33b、33c、33d截面作成正梯形，倒梯形的气体进口，在相同压力变化条件下进气速率大于回气速率，同理正梯形的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，实现气体的定向流动。气流中心平面和热线不共面，所在平面相距几百微米。热线22a和22b、23a和23b、24a和24b、25a和25b、26a和26b、27a和27b由高温度系数的金属铂、SiO2和Si构成，下硅板6的边缘被覆电极，PMMA上盖4和上硅板5开相应的口以便露出下硅板6的电极35，便于与pcb电路板1实现电气连接。pcb电路1中有信号处理电路，主要是电源、压电泵驱动电路34和惠斯登电桥35a、35b、35c。热线22a和22b分别作为敏感x方向角速度的惠斯登电桥35a的两个臂；热线24a和24b分别作为敏感y方向角速度的惠斯登电桥35b的两个臂；热线24a、25a、26a、27a串联构成敏感z方向角速度的惠斯登电桥35c的一个臂36a，24b、25b、26b、27b串联构成惠斯登电桥35c的另外一个臂36b。当有角速度输入时，由喷嘴喷出射流发生偏转，与相应的热线发生的热量交换，使热线阻值改变，从而电桥失去平衡，输出与角速度成正比的电压信号VX、VY和VZ。

本申请的优点是：

(1)成功构建了四个循环流动的能同时敏感三个正交方向(X、Y、Z)角速度的射流敏感体，多轴一体，灵敏度高。

(2)本发明是平面叠层结构，其中只有上下硅板需要用到标准的MEMS工艺，其它上下两层则可以数控机床加工就能完成，因此很容易仅仅使用一个掩模版就可以实现敏感元件结构，因此工艺简单，一致性好，便于引入微机嵌入式系统(单片机)，进行温度补偿和非线性度补偿，不仅可以提高陀螺器的性能，而且可实现批量生产。

(3)一个压电陶瓷圆振子驱动四个通道的气流流动，实现了压电陶瓷圆振子变形方向和射流网络平面的转向，即实现了压电振子可以在硅片平面上设置，而不是在硅片的侧面粘接压电陶瓷圆振子，因此压电陶瓷圆振子的面积可以做得很大，驱动能力强，射流速度大，射流陀螺的灵敏度高。

(4)利用硅片的整体厚度制作射流网络，得到相当于硅片厚度2倍尺度的射流网络，气体容量多，射流与热线的热交换多，陀螺的灵敏度高。

优选地，本申请的四通道循环流式三轴角速度敏感元件的PMMA上盖和PMMA底盖利用PMMA薄板采用成熟的高精度数控机床加工工艺制作，上硅板、下硅板采用标准的MEMS工艺制作。其工艺如下：

(1)在一个厚为200μm的下硅片6(衬底)上下各形成一个热氧化层SiO2作为绝缘层。

(2)硅片上表面溅射大约0.3μm厚的有高TCR(温度系数)的金属层，如钨、铂，用光刻技术在下硅片的形成四个射流室32a、32b、32c、32d和六对悬空的热线22a和22b、23a和23b、24a和24b、25a和25b、26a和26b、27a和27b。

(3)PMMA上盖4和PMMA底盖7可以在厚度为1.5mm的PMMM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底盖背面的台阶表面溅射一层金属电极，粘贴压电陶瓷圆振子8。

(4)将上硅板5与PMMA上盖4板粘接，用深反应离子刻蚀在上硅板5上形成射流网络。

(5)将有压电陶瓷圆振子8的PMMA底盖7倒置和下硅片6的背面粘接。

(6)将含有PMMA上盖4的上硅板5和下硅板6键合，并将下硅板6和PMMA底盖7粘接形成敏感元件。

上述加工方式的优点是：

(1)热线采用的光刻技术能保证敏感元件中热线的正交性和垂直度，交叉耦合小。

(2)充分利用了两个硅片的厚度构建射流网络，PMMA上盖和底盖只起到封闭气流网络的作用。两个硅片键合，减小了不同材料失配造成热应力的长期失衡和释放，没有热应力的失配产生的蠕变，射流陀螺的长期稳定性好。这种结构的陀螺既充分利用了硅片可以制作热线的优点，又同时考虑了PMMA制作气流通道的廉价、易加工性，因此陀螺的稳定性好、成本低，这种层状结构的微型陀螺为全硅结构射流陀螺成本的1/10。

(3)该陀螺利用标准体硅MEMS工艺和成熟的微型压电泵制造技术，热线(热敏电阻)与射流中心轴平行，气流通道和热线能在一个硅片上制作，可将多轴陀螺兼容并集成在单个芯片上，适合批量生产，成本低，有利于早日商品化。

热线的敏感机理遵循能量交换原理，当输入角速度的方向不同时，偏转的方向也不同，从而对两根热线的影响也不同，这样就可以辨识出角速度的方向。

假设有沿着z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

${\stackrel{\→}{a}}_{{\mathrm{\ω}}_z}=2{\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}}_z\×{\stackrel{\→}{V}}_z---\left(1\right)$

式中，ω_z和分别表示从相应的喷嘴到热线R_z1和R_z2的流速矢量、沿着z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_z是对式(1)的双重积分

${\mathrm{\δ}}_z={\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}}_z\×\frac{L_z^2}{V_z}---\left(2\right)$

式中，L_z和V_z分别表示喷嘴口到热线R_z1和R_z2的距离、气流在L_z段的平均速度。

类似地，当有沿着x(y)轴角速度作用传感器时，气流束的偏移量δ_x、δ_y为

${\mathrm{\δ}}_x={\mathrm{\δ}}_y={\mathrm{\ω}}_x\×\frac{L_x^2}{V_x}={\mathrm{\ω}}_y\×\frac{L_y^2}{V_y}---\left(3\right)$

式中，L_x(L_y)和V_x(V_y)分别表示喷嘴口到热线R_x1(R_y1)和R_x2(R_y2)的距离、气流在L_z段的平均速度。

气流束的偏移量δ_x、δ_y两者之差为

${\mathrm{\Δ\δ}}_x={\mathrm{\ω}}_x(\frac{L_{x_1}^2}{V_{x_1}}-\frac{L_{x_1}^2}{V_{x_1}})---\left(4\right)$

${\mathrm{\Δ\δ}}_y={\mathrm{\ω}}_y(\frac{L_{y_1}^2}{V_{y_1}}-\frac{L_{y_1}^2}{V_{y_1}})---\left(5\right)$

灵敏度关系式：

通过对分析热线和层状射流之间的热传递现象，可以得到射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：

$\mathrm{\Δ}R=\frac{-{\mathrm{\λ\πl\αI}}^2{R}_{TH0}}{{(\mathrm{\λ}\mathrm{\π}lNu-I^2{R}_{TH0}\mathrm{\α})}^2}\·\frac{Nu}{V}n\mathrm{\Δ}V---\left(5\right)$

式中，l是热线(热敏电阻)的长度。

速度增量ΔV和角速度ω_i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：

$\mathrm{\Δ}V=K_i{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{\ω}i}=K_i\frac{{\mathrm{\ω}}_i{L}_i^2}{V_i}---\left(6\right)$

式中，Ki为一常数，由热线Ri的流速分布的梯度决定；Li为从喷嘴口到热线的距离，Vi为气流从喷嘴口到热线段的平均流速。

设热线电流为I，把(6)代入式(5)可得传感器的输出电压为

$\mathrm{\Δ}U=\frac{-{\mathrm{\λ\πl\αI}}^2{R}_{TH0}}{{(\mathrm{\λ}\mathrm{\π}lNu-I^2{R}_{TH0}\mathrm{\α})}^2}\·\frac{Nu}{V}n\mathrm{\Δ}V\·K_i\frac{{\mathrm{\ω}}_i{L}_i^2}{V_i}---\left(7\right)$

式中，l是热敏电阻的长度，λ为气体的导热系数，α为热线的电阻温度系数，I为热线通电电流，RTH0为未加角速度时热线的初始电阻值，Nu为努塞尔数(NusseltNumber)，V为气流从喷嘴口流向热线的初始流速，n为经验常数，0.2到0.33之间，ΔV为热线上气流速度增量。

根据式(7)可以计算陀螺的灵敏度，图8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＝1.8μV/°/s，SF_y＝1.8μV/°/s，SF_z＝3.0μV/°/s。

上述方式的优点是：

(1)在射流网络中设置三个喷嘴构建了四个循环流动的能同时敏感三个正交方向(X、Y、Z)角速度的射流敏感体，射流速度大，与热线交换多，比普通非循环流气流陀螺的灵敏度高3倍。

(2)同一平面的两个垂直方向-X、Y方向角速度灵敏度几乎一致，便于实际应用。

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 (10)

1.一种微型四通道循环流式三轴硅射流陀螺，所述射流陀螺包括四通道循环流式三轴角速度敏感元件和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上盖、上硅板、下硅板、PMMA底盖和压电陶瓷圆振子；其中，

所述压电陶瓷圆振子嵌入至所述PMMA上盖上；所述上硅板上设置有射流网络；所述下硅板上设置有射流网络和热线；所述PMMA上盖、上硅板、下硅板和PMMA底盖依次粘接构成所述敏感元件。

2.根据权利要求1所述的气流陀螺，其特征在于，所述PMMA上盖的中心开设一圆形泵槽，在所述泵槽的中心开设一圆形泵孔，泵槽的边缘为一高度为PMMA上盖厚度1/4的台阶，将所述压电陶瓷圆振子粘接在所述台阶上。

3.根据权利要求2所述的气流陀螺，其特征在于，所述上硅板与所述圆形泵孔对应处开设一形状尺寸与圆形泵孔相同的圆柱形泵腔，在所述泵腔圆周上等距离开口形成四个截面为倒梯形的排气孔，所述排气孔的末端为四个排气口；所述排气口外设置一圆环形排气室；以所述排气室的圆心为中心，在圆环形排气室的圆周上放射状交替均匀开设两组共八个长方形孔；其中，四个所述排气孔对应四个集流槽；与四个所述集流槽相邻的是四个上敏感射流孔，所述上敏感射流孔的始端与所述排气室相通；所述集流槽的末端和所述上敏感射流孔的末端由圆环形回流槽连通。

4.根据权利要求3所述的气流陀螺，其特征在于，所述集流槽与所述排气室相通处做倒梯形过渡，与所述排气口对应，并在所述梯形过渡的短边扩张形成四个正方形的储气井，所述储气井的边长为倒梯形过渡的长边，所述集流槽的末端的宽度大于集流槽始端的宽度；所述上敏感射流孔的起始端宽度为所述集流槽的4倍，上射流敏感孔的宽度沿其轴线逐渐加大，在上射流敏感孔的长度为集流槽长度的3/5处做一倒梯形过渡，所述倒梯形的短边的宽度与所述排气室的宽度一致，短边向所述圆环形回流槽延伸形成四个长方形喷嘴孔，所述长方形喷嘴孔的长度为上敏感射流孔长度的1/10。

5.根据权利要求3所述的气流陀螺，其特征在于，所述下硅板上开设与所述上硅板上的四个上射流敏感孔位置相互对应、大小形状完全相同的四个下敏感射流孔，在下硅板的表面设置六对平行热线，所述六对平行热线用于敏感x、y、z三个方向角速度；所述上硅板和下硅板粘接以后形成的气体空间为射流网络，粘接上所述PMMA上盖和所述PMMA底盖后构成封闭的射流网络；所述泵腔、泵孔和泵槽构成泵室。

6.根据权利要求5所述的气流陀螺，其特征在于，所述射流网络由所述泵室、四个排气口、排气室、四个集流槽的始端的进口、储气井、圆环形回流槽、四个喷嘴孔末端的喷嘴口、四个上敏感射流孔和四个下敏感射流孔组成的四个射流敏感室A、B、C、D以及所述射流敏感室A、B、C、D的末端的出口构成。

7.根据权利要求6所述的气流陀螺，其特征在于，敏感x方向角速度的一对平行热线分别设置在两个对称的射流敏感室B、D的两端的下硅板表面；敏感y方向角速度的一对平行热线分别设置与射流敏感室B、D正交的两个对称的射流敏感室A、C内的下硅板表面；敏感z方向角速度的四对平行热线分别设置在射流敏感室A、B、C、D中间处的下硅板的表面，并与射流敏感室A、B、C、D的轴线平行。

8.根据权利要求1所述的气流陀螺，其特征在于，所述压电陶瓷圆振子的激励电压由所述PCB电路板上的压电泵驱动电路提供。

9.根据权利要求1所述的气流陀螺，其特征在于，所述热线由高温度系数的金属铂、SiO₂和Si构成，所述下硅板的边缘被覆电极，所述PMMA上盖和上硅板开相应的开口以便露出下硅板的电极，便于与PCB电路板实现电气连接。

10.根据权利要求1所述的气流陀螺，其特征在于，所述PMMA上盖和PMMA底盖利用PMMA薄板采用高精度数控机床加工工艺制作，所述上硅板和下硅板采用标准的MEMS工艺制作。