CN109059893A - 一种单片集成的双轴硅微陀螺仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双轴陀螺仪，具体是一种单片集成的双轴硅微陀螺仪。本发明解决了现有双轴陀螺仪测量精度低、生产成本高的问题。一种单片集成的双轴硅微陀螺仪，包括玻璃基底、正方形框架、驱动模块、x轴检测模块、z轴检测模块、驱动检测模块；所述驱动模块包括左纵向条形可动驱动极板、右纵向条形可动驱动极板、两个左锚块、两个右锚块、两根左方波形弹性支撑悬梁、两根右方波形弹性支撑悬梁、八对左固定驱动极板、八对右固定驱动极板、左一弹性解耦悬梁、右一弹性解耦悬梁；所述x轴检测模块包括纵向条形x轴检测板、四个x轴检测梳齿、左二弹性解耦悬梁、右二弹性解耦悬梁。本发明适用于军事导航、深空探测等高精尖领域。

Description

一种单片集成的双轴硅微陀螺仪

技术领域

本发明涉及双轴陀螺仪，具体是一种单片集成的双轴硅微陀螺仪。

背景技术

双轴陀螺仪是惯性导航系统的核心敏感器件，可以同时测量x轴、z轴方向上的角速度输入，其广泛应用于军事导航、深空探测等高精尖领域，具有极其广泛的应用前景。现有双轴陀螺仪主要分为两类：一类是组装式双轴陀螺仪（由两个单轴陀螺仪组装而成），此种双轴陀螺仪受组装工艺所限，存在测量精度低的问题。另一类是单片集成式双轴陀螺仪，此种双轴陀螺仪存在的问题是：其一，无法实现各驱动、检测方向的完全解耦，导致各模态之间的耦合误差大，由此导致测量精度低。其二，结构和加工工艺复杂，导致难以实现大批量生产，由此导致生产成本高。基于此，有必要发明一种全新的双轴陀螺仪，以解决现有双轴陀螺仪测量精度低、生产成本高的问题。

发明内容

本发明为了解决现有双轴陀螺仪测量精度低、生产成本高的问题，提供了一种单片集成的双轴硅微陀螺仪。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种单片集成的双轴硅微陀螺仪，包括玻璃基底、正方形框架、驱动模块、x轴检测模块、z轴检测模块、驱动检测模块；

正方形框架位于玻璃基底的上方，且正方形框架的四边均与玻璃基底平行；正方形框架的下表面与玻璃基底的上表面之间留有间隙；

所述驱动模块包括左纵向条形可动驱动极板、右纵向条形可动驱动极板、两个左锚块、两个右锚块、两根左方波形弹性支撑悬梁、两根右方波形弹性支撑悬梁、八对左固定驱动极板、八对右固定驱动极板、左一弹性解耦悬梁、右一弹性解耦悬梁；

左纵向条形可动驱动极板和右纵向条形可动驱动极板对称分布于正方形框架的内腔左部和内腔右部，且左纵向条形可动驱动极板和右纵向条形可动驱动极板均与玻璃基底平行；左纵向条形可动驱动极板的下表面和右纵向条形可动驱动极板的下表面均与玻璃基底的上表面之间留有间隙；左纵向条形可动驱动极板的表面开设有八个上下贯通的左矩形驱动孔，且八个左矩形驱动孔由前向后等距排列；右纵向条形可动驱动极板的表面开设有八个上下贯通的右矩形驱动孔，且八个右矩形驱动孔由前向后等距排列；两个左锚块均固定于玻璃基底的上表面，且两个左锚块对称分布于正方形框架的内腔左前角和内腔左后角；两个右锚块均固定于玻璃基底的上表面，且两个右锚块对称分布于正方形框架的内腔右前角和内腔右后角；两根左方波形弹性支撑悬梁的首端面分别与左纵向条形可动驱动极板的前端面和后端面固定；两根左方波形弹性支撑悬梁的尾端分别通过两个左锚块与玻璃基底的上表面固定；两根右方波形弹性支撑悬梁的首端面分别与右纵向条形可动驱动极板的前端面和后端面固定；两根右方波形弹性支撑悬梁的尾端分别通过两个右锚块与玻璃基底的上表面固定；八对左固定驱动极板均垂直固定于玻璃基底的上表面，且八对左固定驱动极板一一对应地对称分布于八个左矩形驱动孔的内腔前部和内腔后部；八对左固定驱动极板和左纵向条形可动驱动极板构成变间距式静电力驱动电容；八对右固定驱动极板均垂直固定于玻璃基底的上表面，且八对右固定驱动极板一一对应地对称分布于八个右矩形驱动孔的内腔前部和内腔后部；八对右固定驱动极板和右纵向条形可动驱动极板构成变间距式静电力驱动电容；左一弹性解耦悬梁包括左一U形弹性解耦悬梁段、左二U形弹性解耦悬梁段、左直形弹性解耦悬梁段；左一U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于正方形框架的左内侧面前部和左内侧面后部；左二U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于左纵向条形可动驱动极板的左端面前部和左端面后部；左直形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于左一U形弹性解耦悬梁段的底边中部和左二U形弹性解耦悬梁段的底边中部；右一弹性解耦悬梁包括右一U形弹性解耦悬梁段、右二U形弹性解耦悬梁段、右直形弹性解耦悬梁段；右一U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于正方形框架的右内侧面前部和右内侧面后部；右二U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于右纵向条形可动驱动极板的右端面前部和右端面后部；右直形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于右一U形弹性解耦悬梁段的底边中部和右二U形弹性解耦悬梁段的底边中部；

所述x轴检测模块包括纵向条形x轴检测板、四个x轴检测梳齿、左二弹性解耦悬梁、右二弹性解耦悬梁；

纵向条形x轴检测板位于正方形框架的内腔中部，且纵向条形x轴检测板与玻璃基底平行；纵向条形x轴检测板的下表面与玻璃基底的上表面之间留有间隙；纵向条形x轴检测板的表面开设有四个上下贯通的纵向条形检测孔，且四个纵向条形检测孔由左向右等距排列；四个x轴检测梳齿均垂直固定于玻璃基底的上表面，且四个x轴检测梳齿一一对应地位于四个纵向条形检测孔的内腔中部；四个x轴检测梳齿的上端面均低于纵向条形x轴检测板的上表面，且四个x轴检测梳齿和纵向条形x轴检测板构成变面积式电容检测；左二弹性解耦悬梁包括左矩形连接板、两个左连接块、两根左一L形弹性解耦悬梁段、两根左二L形弹性解耦悬梁段；左矩形连接板位于左纵向条形可动驱动极板的右端面和纵向条形x轴检测板的左端面之间，且左矩形连接板与玻璃基底平行；左矩形连接板的下表面与玻璃基底的上表面之间留有间隙；两个左连接块分别固定于纵向条形x轴检测板的左端面前部和左端面后部；两根左一L形弹性解耦悬梁段的首端分别垂直固定于左纵向条形可动驱动极板的右端面前部和右端面后部；两根左一L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于左矩形连接板的前端面左部和后端面左部；两根左二L形弹性解耦悬梁段的首端分别通过两个左连接块与纵向条形x轴检测板的左端面前部和左端面后部固定；两根左二L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于左矩形连接板的前端面右部和后端面右部；右二弹性解耦悬梁包括右矩形连接板、两个右连接块、两根右一L形弹性解耦悬梁段、两根右二L形弹性解耦悬梁段；右矩形连接板位于右纵向条形可动驱动极板的左端面和纵向条形x轴检测板的右端面之间，且右矩形连接板与玻璃基底平行；右矩形连接板的下表面与玻璃基底的上表面之间留有间隙；两个右连接块分别固定于纵向条形x轴检测板的右端面前部和右端面后部；两根右一L形弹性解耦悬梁段的首端分别垂直固定于右纵向条形可动驱动极板的左端面前部和左端面后部；两根右一L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于右矩形连接板的前端面右部和后端面右部；两根右二L形弹性解耦悬梁段的首端分别通过两个右连接块与纵向条形x轴检测板的右端面前部和右端面后部固定；两根右二L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于右矩形连接板的前端面左部和后端面左部；

所述z轴检测模块包括八个前可动z轴检测梳齿、八个后可动z轴检测梳齿、八对前固定z轴检测梳齿、八对后固定z轴检测梳齿；

八个前可动z轴检测梳齿均垂直固定于正方形框架的前外侧面，且八个前可动z轴检测梳齿由左向右等距排列；八个前可动z轴检测梳齿的下端面均与玻璃基底的上表面之间留有间隙；八个后可动z轴检测梳齿均垂直固定于正方形框架的后外侧面，且八个后可动z轴检测梳齿由左向右等距排列；八个后可动z轴检测梳齿的下端面均与玻璃基底的上表面之间留有间隙；八对前固定z轴检测梳齿均垂直固定于玻璃基底的上表面；八对前固定z轴检测梳齿一一对应地对称分布于八个前可动z轴检测梳齿的两侧，且八对前固定z轴检测梳齿和八个前可动z轴检测梳齿一一对应地构成差动式变间距电容检测；八对后固定z轴检测梳齿均垂直固定于玻璃基底的上表面；八对后固定z轴检测梳齿一一对应地对称分布于八个后可动z轴检测梳齿的两侧，且八对后固定z轴检测梳齿和八个后可动z轴检测梳齿一一对应地构成差动式变间距电容检测；

所述驱动检测模块包括八个左可动驱动检测梳齿、八个右可动驱动检测梳齿、八对左固定驱动检测梳齿、八对右固定驱动检测梳齿；

八个左可动驱动检测梳齿均垂直固定于正方形框架的左外侧面，且八个左可动驱动检测梳齿由前向后等距排列；八个左可动驱动检测梳齿的下端面均与玻璃基底的上表面之间留有间隙；八个右可动驱动检测梳齿均垂直固定于正方形框架的右外侧面，且八个右可动驱动检测梳齿由前向后等距排列；八个右可动驱动检测梳齿的下端面均与玻璃基底的上表面之间留有间隙；八对左固定驱动检测梳齿均垂直固定于玻璃基底的上表面；八对左固定驱动检测梳齿一一对应地对称分布于八个左可动驱动检测梳齿的两侧，且八对左固定驱动检测梳齿和八个左可动驱动检测梳齿一一对应地构成差动式变间距电容检测；八对右固定驱动检测梳齿均垂直固定于玻璃基底的上表面；八对右固定驱动检测梳齿一一对应地对称分布于八个右可动驱动检测梳齿的两侧，且八对右固定驱动检测梳齿和八个右可动驱动检测梳齿一一对应地构成差动式变间距电容检测。

工作时，将位于八个左矩形驱动孔（右矩形驱动孔）内腔前部的八个左固定驱动极板（右固定驱动极板）通过引线连接在一起并施加正向电压，将位于八个左矩形驱动孔（右矩形驱动孔）内腔后部的八个左固定驱动极板（右固定驱动极板）通过引线连接在一起并施加反向电压，由此使得每对左固定驱动极板（右固定驱动极板）均构成一个推挽式驱动电容，左纵向条形可动驱动极板（右纵向条形可动驱动极板）由此在静电力的驱动下进行前后振动，并带动正方形框架和纵向条形x轴检测板进行前后振动。具体工作过程如下：一、测量x轴方向上的角速度输入：当x轴方向上没有角速度输入时，纵向条形x轴检测板与四个x轴检测梳齿的重叠面积保持不变，纵向条形x轴检测板和四个x轴检测梳齿形成的电容的容量保持不变。此时，通过检测纵向条形x轴检测板和四个x轴检测梳齿形成的电容的容量，即可解算出x轴方向上的角速度输入为零。当x轴方向上有角速度输入时，纵向条形x轴检测板在哥氏力作用下进行上下振动，由此使得纵向条形x轴检测板与四个x轴检测梳齿的重叠面积发生变化，从而使得纵向条形x轴检测板和四个x轴检测梳齿形成的电容的容量发生变化。此时，通过检测纵向条形x轴检测板和四个x轴检测梳齿形成的电容的容量，即可解算出x轴方向上的角速度输入。二、测量z轴方向上的角速度输入：当z轴方向上没有角速度输入时，八个前可动z轴检测梳齿（后可动z轴检测梳齿）与八对前固定z轴检测梳齿（后固定z轴检测梳齿）的间距保持不变，八个前可动z轴检测梳齿（后可动z轴检测梳齿）和八对前固定z轴检测梳齿（后固定z轴检测梳齿）形成的电容的容量保持不变。此时，通过检测八个前可动z轴检测梳齿（后可动z轴检测梳齿）和八对前固定z轴检测梳齿（后固定z轴检测梳齿）形成的电容的容量，即可解算出z轴方向上的角速度输入为零。当z轴方向上有角速度输入时，正方形框架在哥氏力作用下进行左右振动，由此使得八个前可动z轴检测梳齿（后可动z轴检测梳齿）与八对前固定z轴检测梳齿（后固定z轴检测梳齿）的间距发生变化，从而使得八个前可动z轴检测梳齿（后可动z轴检测梳齿）和八对前固定z轴检测梳齿（后固定z轴检测梳齿）形成的电容的容量发生变化。此时，通过检测八个前可动z轴检测梳齿（后可动z轴检测梳齿）和八对前固定z轴检测梳齿（后固定z轴检测梳齿）形成的电容的容量，即可解算出z轴方向上的角速度输入。三、驱动检测：当正方形框架进行前后振动时，八个左可动驱动检测梳齿（右可动驱动检测梳齿）随之进行前后振动，由此使得八个左可动驱动检测梳齿（右可动驱动检测梳齿）与八对左固定驱动检测梳齿（右固定驱动检测梳齿）的间距发生变化，从而使得八个左可动驱动检测梳齿（右可动驱动检测梳齿）和八对左固定驱动检测梳齿（右固定驱动检测梳齿）形成的电容的容量发生变化。此时，通过检测八个左可动驱动检测梳齿（右可动驱动检测梳齿）和八对左固定驱动检测梳齿（右固定驱动检测梳齿）形成的电容的容量，即可实现驱动检测功能。

基于上述过程，与现有双轴陀螺仪相比，本发明所述的一种单片集成的双轴硅微陀螺仪通过采用全新结构，实现了同时测量x轴、z轴方向上的角速度输入，由此具备了如下优点：一、与现有组装式双轴陀螺仪相比，本发明采用了单片集成式结构，因此其不再受组装工艺所限，由此有效提高了测量精度。二、与现有单片集成式双轴陀螺仪相比，本发明具备了如下优点：其一，本发明实现了各驱动、检测方向的完全解耦，由此有效减小了各模态之间的耦合误差，从而有效提高了测量精度。其二，本发明的结构和加工工艺更简单，因此其能够实现大批量生产，由此有效降低了生产成本。

本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有双轴陀螺仪测量精度低、生产成本高的问题，适用于军事导航、深空探测等高精尖领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-玻璃基底，2-正方形框架，301a-左纵向条形可动驱动极板，301b-右纵向条形可动驱动极板，302a-左锚块，302b-右锚块，303a-左方波形弹性支撑悬梁，303b-右方波形弹性支撑悬梁，304a-左固定驱动极板，304b-右固定驱动极板，305a-左一弹性解耦悬梁，305b-右一弹性解耦悬梁，401-纵向条形x轴检测板，402-x轴检测梳齿，403a-左二弹性解耦悬梁，403b-右二弹性解耦悬梁，501a-前可动z轴检测梳齿，501b-后可动z轴检测梳齿，502a-前固定z轴检测梳齿，502b-后固定z轴检测梳齿，601a-左可动驱动检测梳齿，601b-右可动驱动检测梳齿，602a-左固定驱动检测梳齿，602b-右固定驱动检测梳齿。

具体实施方式

一种单片集成的双轴硅微陀螺仪，包括玻璃基底1、正方形框架2、驱动模块、x轴检测模块、z轴检测模块、驱动检测模块；

正方形框架2位于玻璃基底1的上方，且正方形框架2的四边均与玻璃基底1平行；正方形框架2的下表面与玻璃基底1的上表面之间留有间隙；

所述驱动模块包括左纵向条形可动驱动极板301a、右纵向条形可动驱动极板301b、两个左锚块302a、两个右锚块302b、两根左方波形弹性支撑悬梁303a、两根右方波形弹性支撑悬梁303b、八对左固定驱动极板304a、八对右固定驱动极板304b、左一弹性解耦悬梁305a、右一弹性解耦悬梁305b；

左纵向条形可动驱动极板301a和右纵向条形可动驱动极板301b对称分布于正方形框架2的内腔左部和内腔右部，且左纵向条形可动驱动极板301a和右纵向条形可动驱动极板301b均与玻璃基底1平行；左纵向条形可动驱动极板301a的下表面和右纵向条形可动驱动极板301b的下表面均与玻璃基底1的上表面之间留有间隙；左纵向条形可动驱动极板301a的表面开设有八个上下贯通的左矩形驱动孔，且八个左矩形驱动孔由前向后等距排列；右纵向条形可动驱动极板301b的表面开设有八个上下贯通的右矩形驱动孔，且八个右矩形驱动孔由前向后等距排列；两个左锚块302a均固定于玻璃基底1的上表面，且两个左锚块302a对称分布于正方形框架2的内腔左前角和内腔左后角；两个右锚块302b均固定于玻璃基底1的上表面，且两个右锚块302b对称分布于正方形框架2的内腔右前角和内腔右后角；两根左方波形弹性支撑悬梁303a的首端面分别与左纵向条形可动驱动极板301a的前端面和后端面固定；两根左方波形弹性支撑悬梁303a的尾端分别通过两个左锚块302a与玻璃基底1的上表面固定；两根右方波形弹性支撑悬梁303b的首端面分别与右纵向条形可动驱动极板301b的前端面和后端面固定；两根右方波形弹性支撑悬梁303b的尾端分别通过两个右锚块302b与玻璃基底1的上表面固定；八对左固定驱动极板304a均垂直固定于玻璃基底1的上表面，且八对左固定驱动极板304a一一对应地对称分布于八个左矩形驱动孔的内腔前部和内腔后部；八对左固定驱动极板304a和左纵向条形可动驱动极板301a构成变间距式静电力驱动电容；八对右固定驱动极板304b均垂直固定于玻璃基底1的上表面，且八对右固定驱动极板304b一一对应地对称分布于八个右矩形驱动孔的内腔前部和内腔后部；八对右固定驱动极板304b和右纵向条形可动驱动极板301b构成变间距式静电力驱动电容；左一弹性解耦悬梁305a包括左一U形弹性解耦悬梁段、左二U形弹性解耦悬梁段、左直形弹性解耦悬梁段；左一U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于正方形框架2的左内侧面前部和左内侧面后部；左二U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于左纵向条形可动驱动极板301a的左端面前部和左端面后部；左直形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于左一U形弹性解耦悬梁段的底边中部和左二U形弹性解耦悬梁段的底边中部；右一弹性解耦悬梁305b包括右一U形弹性解耦悬梁段、右二U形弹性解耦悬梁段、右直形弹性解耦悬梁段；右一U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于正方形框架2的右内侧面前部和右内侧面后部；右二U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于右纵向条形可动驱动极板301b的右端面前部和右端面后部；右直形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于右一U形弹性解耦悬梁段的底边中部和右二U形弹性解耦悬梁段的底边中部；

所述x轴检测模块包括纵向条形x轴检测板401、四个x轴检测梳齿402、左二弹性解耦悬梁403a、右二弹性解耦悬梁403b；

纵向条形x轴检测板401位于正方形框架2的内腔中部，且纵向条形x轴检测板401与玻璃基底1平行；纵向条形x轴检测板401的下表面与玻璃基底1的上表面之间留有间隙；纵向条形x轴检测板401的表面开设有四个上下贯通的纵向条形检测孔，且四个纵向条形检测孔由左向右等距排列；四个x轴检测梳齿402均垂直固定于玻璃基底1的上表面，且四个x轴检测梳齿402一一对应地位于四个纵向条形检测孔的内腔中部；四个x轴检测梳齿402的上端面均低于纵向条形x轴检测板401的上表面，且四个x轴检测梳齿402和纵向条形x轴检测板401构成变面积式电容检测；左二弹性解耦悬梁403a包括左矩形连接板、两个左连接块、两根左一L形弹性解耦悬梁段、两根左二L形弹性解耦悬梁段；左矩形连接板位于左纵向条形可动驱动极板301a的右端面和纵向条形x轴检测板401的左端面之间，且左矩形连接板与玻璃基底1平行；左矩形连接板的下表面与玻璃基底1的上表面之间留有间隙；两个左连接块分别固定于纵向条形x轴检测板401的左端面前部和左端面后部；两根左一L形弹性解耦悬梁段的首端分别垂直固定于左纵向条形可动驱动极板301a的右端面前部和右端面后部；两根左一L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于左矩形连接板的前端面左部和后端面左部；两根左二L形弹性解耦悬梁段的首端分别通过两个左连接块与纵向条形x轴检测板401的左端面前部和左端面后部固定；两根左二L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于左矩形连接板的前端面右部和后端面右部；右二弹性解耦悬梁403b包括右矩形连接板、两个右连接块、两根右一L形弹性解耦悬梁段、两根右二L形弹性解耦悬梁段；右矩形连接板位于右纵向条形可动驱动极板301b的左端面和纵向条形x轴检测板401的右端面之间，且右矩形连接板与玻璃基底1平行；右矩形连接板的下表面与玻璃基底1的上表面之间留有间隙；两个右连接块分别固定于纵向条形x轴检测板401的右端面前部和右端面后部；两根右一L形弹性解耦悬梁段的首端分别垂直固定于右纵向条形可动驱动极板301b的左端面前部和左端面后部；两根右一L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于右矩形连接板的前端面右部和后端面右部；两根右二L形弹性解耦悬梁段的首端分别通过两个右连接块与纵向条形x轴检测板401的右端面前部和右端面后部固定；两根右二L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于右矩形连接板的前端面左部和后端面左部；

所述z轴检测模块包括八个前可动z轴检测梳齿501a、八个后可动z轴检测梳齿501b、八对前固定z轴检测梳齿502a、八对后固定z轴检测梳齿502b；

八个前可动z轴检测梳齿501a均垂直固定于正方形框架2的前外侧面，且八个前可动z轴检测梳齿501a由左向右等距排列；八个前可动z轴检测梳齿501a的下端面均与玻璃基底1的上表面之间留有间隙；八个后可动z轴检测梳齿501b均垂直固定于正方形框架2的后外侧面，且八个后可动z轴检测梳齿501b由左向右等距排列；八个后可动z轴检测梳齿501b的下端面均与玻璃基底1的上表面之间留有间隙；八对前固定z轴检测梳齿502a均垂直固定于玻璃基底1的上表面；八对前固定z轴检测梳齿502a一一对应地对称分布于八个前可动z轴检测梳齿501a的两侧，且八对前固定z轴检测梳齿502a和八个前可动z轴检测梳齿501a一一对应地构成差动式变间距电容检测；八对后固定z轴检测梳齿502b均垂直固定于玻璃基底1的上表面；八对后固定z轴检测梳齿502b一一对应地对称分布于八个后可动z轴检测梳齿501b的两侧，且八对后固定z轴检测梳齿502b和八个后可动z轴检测梳齿501b一一对应地构成差动式变间距电容检测；

所述驱动检测模块包括八个左可动驱动检测梳齿601a、八个右可动驱动检测梳齿601b、八对左固定驱动检测梳齿602a、八对右固定驱动检测梳齿602b；

八个左可动驱动检测梳齿601a均垂直固定于正方形框架2的左外侧面，且八个左可动驱动检测梳齿601a由前向后等距排列；八个左可动驱动检测梳齿601a的下端面均与玻璃基底1的上表面之间留有间隙；八个右可动驱动检测梳齿601b均垂直固定于正方形框架2的右外侧面，且八个右可动驱动检测梳齿601b由前向后等距排列；八个右可动驱动检测梳齿601b的下端面均与玻璃基底1的上表面之间留有间隙；八对左固定驱动检测梳齿602a均垂直固定于玻璃基底1的上表面；八对左固定驱动检测梳齿602a一一对应地对称分布于八个左可动驱动检测梳齿601a的两侧，且八对左固定驱动检测梳齿602a和八个左可动驱动检测梳齿601a一一对应地构成差动式变间距电容检测；八对右固定驱动检测梳齿602b均垂直固定于玻璃基底1的上表面；八对右固定驱动检测梳齿602b一一对应地对称分布于八个右可动驱动检测梳齿601b的两侧，且八对右固定驱动检测梳齿602b和八个右可动驱动检测梳齿601b一一对应地构成差动式变间距电容检测。

具体实施时，玻璃基底1的上表面分别溅射有四个x轴检测引线电极、八对前z轴检测引线电极、八对后z轴检测引线电极、八对左驱动检测引线电极、八对右驱动检测引线电极；四个x轴检测引线电极与四个x轴检测梳齿402一一对应连接；八对前z轴检测引线电极与八对前固定z轴检测梳齿502a一一对应连接；八对后z轴检测引线电极与八对后固定z轴检测梳齿502b一一对应连接；八对左驱动检测引线电极与八对左固定驱动检测梳齿602a一一对应连接；八对右驱动检测引线电极与八对右固定驱动检测梳齿602b一一对应连接。工作时，通过四个x轴检测引线电极可以检测纵向条形x轴检测板和四个x轴检测梳齿形成的电容的容量。通过八对前z轴检测引线电极（后z轴检测引线电极）可以检测八个前可动z轴检测梳齿（后可动z轴检测梳齿）和八对前固定z轴检测梳齿（后固定z轴检测梳齿）形成的电容的容量。通过八对左驱动检测引线电极（右驱动检测引线电极）可以检测八个左可动驱动检测梳齿（右可动驱动检测梳齿）和八对左固定驱动检测梳齿（右固定驱动检测梳齿）形成的电容的容量。所述玻璃基底1为正方形玻璃基底，且玻璃基底1的轴线与正方形框架2的轴线重合；所述正方形框架2、驱动模块、x轴检测模块、z轴检测模块、驱动检测模块均采用硅制成。

Claims (3)

1.一种单片集成的双轴硅微陀螺仪，其特征在于：包括玻璃基底（1）、正方形框架（2）、驱动模块、x轴检测模块、z轴检测模块、驱动检测模块；

正方形框架（2）位于玻璃基底（1）的上方，且正方形框架（2）的四边均与玻璃基底（1）平行；正方形框架（2）的下表面与玻璃基底（1）的上表面之间留有间隙；

所述驱动模块包括左纵向条形可动驱动极板（301a）、右纵向条形可动驱动极板（301b）、两个左锚块（302a）、两个右锚块（302b）、两根左方波形弹性支撑悬梁（303a）、两根右方波形弹性支撑悬梁（303b）、八对左固定驱动极板（304a）、八对右固定驱动极板（304b）、左一弹性解耦悬梁（305a）、右一弹性解耦悬梁（305b）；

左纵向条形可动驱动极板（301a）和右纵向条形可动驱动极板（301b）对称分布于正方形框架（2）的内腔左部和内腔右部，且左纵向条形可动驱动极板（301a）和右纵向条形可动驱动极板（301b）均与玻璃基底（1）平行；左纵向条形可动驱动极板（301a）的下表面和右纵向条形可动驱动极板（301b）的下表面均与玻璃基底（1）的上表面之间留有间隙；左纵向条形可动驱动极板（301a）的表面开设有八个上下贯通的左矩形驱动孔，且八个左矩形驱动孔由前向后等距排列；右纵向条形可动驱动极板（301b）的表面开设有八个上下贯通的右矩形驱动孔，且八个右矩形驱动孔由前向后等距排列；两个左锚块（302a）均固定于玻璃基底（1）的上表面，且两个左锚块（302a）对称分布于正方形框架（2）的内腔左前角和内腔左后角；两个右锚块（302b）均固定于玻璃基底（1）的上表面，且两个右锚块（302b）对称分布于正方形框架（2）的内腔右前角和内腔右后角；两根左方波形弹性支撑悬梁（303a）的首端面分别与左纵向条形可动驱动极板（301a）的前端面和后端面固定；两根左方波形弹性支撑悬梁（303a）的尾端分别通过两个左锚块（302a）与玻璃基底（1）的上表面固定；两根右方波形弹性支撑悬梁（303b）的首端面分别与右纵向条形可动驱动极板（301b）的前端面和后端面固定；两根右方波形弹性支撑悬梁（303b）的尾端分别通过两个右锚块（302b）与玻璃基底（1）的上表面固定；八对左固定驱动极板（304a）均垂直固定于玻璃基底（1）的上表面，且八对左固定驱动极板（304a）一一对应地对称分布于八个左矩形驱动孔的内腔前部和内腔后部；八对左固定驱动极板（304a）和左纵向条形可动驱动极板（301a）构成变间距式静电力驱动电容；八对右固定驱动极板（304b）均垂直固定于玻璃基底（1）的上表面，且八对右固定驱动极板（304b）一一对应地对称分布于八个右矩形驱动孔的内腔前部和内腔后部；八对右固定驱动极板（304b）和右纵向条形可动驱动极板（301b）构成变间距式静电力驱动电容；左一弹性解耦悬梁（305a）包括左一U形弹性解耦悬梁段、左二U形弹性解耦悬梁段、左直形弹性解耦悬梁段；左一U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于正方形框架（2）的左内侧面前部和左内侧面后部；左二U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于左纵向条形可动驱动极板（301a）的左端面前部和左端面后部；左直形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于左一U形弹性解耦悬梁段的底边中部和左二U形弹性解耦悬梁段的底边中部；右一弹性解耦悬梁（305b）包括右一U形弹性解耦悬梁段、右二U形弹性解耦悬梁段、右直形弹性解耦悬梁段；右一U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于正方形框架（2）的右内侧面前部和右内侧面后部；右二U形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于右纵向条形可动驱动极板（301b）的右端面前部和右端面后部；右直形弹性解耦悬梁段的两端分别垂直固定于右一U形弹性解耦悬梁段的底边中部和右二U形弹性解耦悬梁段的底边中部；

所述x轴检测模块包括纵向条形x轴检测板（401）、四个x轴检测梳齿（402）、左二弹性解耦悬梁（403a）、右二弹性解耦悬梁（403b）；

纵向条形x轴检测板（401）位于正方形框架（2）的内腔中部，且纵向条形x轴检测板（401）与玻璃基底（1）平行；纵向条形x轴检测板（401）的下表面与玻璃基底（1）的上表面之间留有间隙；纵向条形x轴检测板（401）的表面开设有四个上下贯通的纵向条形检测孔，且四个纵向条形检测孔由左向右等距排列；四个x轴检测梳齿（402）均垂直固定于玻璃基底（1）的上表面，且四个x轴检测梳齿（402）一一对应地位于四个纵向条形检测孔的内腔中部；四个x轴检测梳齿（402）的上端面均低于纵向条形x轴检测板（401）的上表面，且四个x轴检测梳齿（402）和纵向条形x轴检测板（401）构成变面积式电容检测；左二弹性解耦悬梁（403a）包括左矩形连接板、两个左连接块、两根左一L形弹性解耦悬梁段、两根左二L形弹性解耦悬梁段；左矩形连接板位于左纵向条形可动驱动极板（301a）的右端面和纵向条形x轴检测板（401）的左端面之间，且左矩形连接板与玻璃基底（1）平行；左矩形连接板的下表面与玻璃基底（1）的上表面之间留有间隙；两个左连接块分别固定于纵向条形x轴检测板（401）的左端面前部和左端面后部；两根左一L形弹性解耦悬梁段的首端分别垂直固定于左纵向条形可动驱动极板（301a）的右端面前部和右端面后部；两根左一L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于左矩形连接板的前端面左部和后端面左部；两根左二L形弹性解耦悬梁段的首端分别通过两个左连接块与纵向条形x轴检测板（401）的左端面前部和左端面后部固定；两根左二L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于左矩形连接板的前端面右部和后端面右部；右二弹性解耦悬梁（403b）包括右矩形连接板、两个右连接块、两根右一L形弹性解耦悬梁段、两根右二L形弹性解耦悬梁段；右矩形连接板位于右纵向条形可动驱动极板（301b）的左端面和纵向条形x轴检测板（401）的右端面之间，且右矩形连接板与玻璃基底（1）平行；右矩形连接板的下表面与玻璃基底（1）的上表面之间留有间隙；两个右连接块分别固定于纵向条形x轴检测板（401）的右端面前部和右端面后部；两根右一L形弹性解耦悬梁段的首端分别垂直固定于右纵向条形可动驱动极板（301b）的左端面前部和左端面后部；两根右一L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于右矩形连接板的前端面右部和后端面右部；两根右二L形弹性解耦悬梁段的首端分别通过两个右连接块与纵向条形x轴检测板（401）的右端面前部和右端面后部固定；两根右二L形弹性解耦悬梁段的尾端分别垂直固定于右矩形连接板的前端面左部和后端面左部；

所述z轴检测模块包括八个前可动z轴检测梳齿（501a）、八个后可动z轴检测梳齿（501b）、八对前固定z轴检测梳齿（502a）、八对后固定z轴检测梳齿（502b）；

八个前可动z轴检测梳齿（501a）均垂直固定于正方形框架（2）的前外侧面，且八个前可动z轴检测梳齿（501a）由左向右等距排列；八个前可动z轴检测梳齿（501a）的下端面均与玻璃基底（1）的上表面之间留有间隙；八个后可动z轴检测梳齿（501b）均垂直固定于正方形框架（2）的后外侧面，且八个后可动z轴检测梳齿（501b）由左向右等距排列；八个后可动z轴检测梳齿（501b）的下端面均与玻璃基底（1）的上表面之间留有间隙；八对前固定z轴检测梳齿（502a）均垂直固定于玻璃基底（1）的上表面；八对前固定z轴检测梳齿（502a）一一对应地对称分布于八个前可动z轴检测梳齿（501a）的两侧，且八对前固定z轴检测梳齿（502a）和八个前可动z轴检测梳齿（501a）一一对应地构成差动式变间距电容检测；八对后固定z轴检测梳齿（502b）均垂直固定于玻璃基底（1）的上表面；八对后固定z轴检测梳齿（502b）一一对应地对称分布于八个后可动z轴检测梳齿（501b）的两侧，且八对后固定z轴检测梳齿（502b）和八个后可动z轴检测梳齿（501b）一一对应地构成差动式变间距电容检测；

所述驱动检测模块包括八个左可动驱动检测梳齿（601a）、八个右可动驱动检测梳齿（601b）、八对左固定驱动检测梳齿（602a）、八对右固定驱动检测梳齿（602b）；

八个左可动驱动检测梳齿（601a）均垂直固定于正方形框架（2）的左外侧面，且八个左可动驱动检测梳齿（601a）由前向后等距排列；八个左可动驱动检测梳齿（601a）的下端面均与玻璃基底（1）的上表面之间留有间隙；八个右可动驱动检测梳齿（601b）均垂直固定于正方形框架（2）的右外侧面，且八个右可动驱动检测梳齿（601b）由前向后等距排列；八个右可动驱动检测梳齿（601b）的下端面均与玻璃基底（1）的上表面之间留有间隙；八对左固定驱动检测梳齿（602a）均垂直固定于玻璃基底（1）的上表面；八对左固定驱动检测梳齿（602a）一一对应地对称分布于八个左可动驱动检测梳齿（601a）的两侧，且八对左固定驱动检测梳齿（602a）和八个左可动驱动检测梳齿（601a）一一对应地构成差动式变间距电容检测；八对右固定驱动检测梳齿（602b）均垂直固定于玻璃基底（1）的上表面；八对右固定驱动检测梳齿（602b）一一对应地对称分布于八个右可动驱动检测梳齿（601b）的两侧，且八对右固定驱动检测梳齿（602b）和八个右可动驱动检测梳齿（601b）一一对应地构成差动式变间距电容检测。

2.根据权利要求1所述的一种单片集成的双轴硅微陀螺仪，其特征在于：玻璃基底（1）的上表面分别溅射有四个x轴检测引线电极、八对前z轴检测引线电极、八对后z轴检测引线电极、八对左驱动检测引线电极、八对右驱动检测引线电极；四个x轴检测引线电极与四个x轴检测梳齿（402）一一对应连接；八对前z轴检测引线电极与八对前固定z轴检测梳齿（502a）一一对应连接；八对后z轴检测引线电极与八对后固定z轴检测梳齿（502b）一一对应连接；八对左驱动检测引线电极与八对左固定驱动检测梳齿（602a）一一对应连接；八对右驱动检测引线电极与八对右固定驱动检测梳齿（602b）一一对应连接。

3.根据权利要求1所述的一种单片集成的双轴硅微陀螺仪，其特征在于：所述玻璃基底（1）为正方形玻璃基底，且玻璃基底（1）的轴线与正方形框架（2）的轴线重合；所述正方形框架（2）、驱动模块、x轴检测模块、z轴检测模块、驱动检测模块均采用硅制成。