CN109696163A - 一种微机电陀螺仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微机电陀螺仪，包括基底层、检测质量块层和包覆层，基底层包括基底，检测质量块层包括检测质量块、可形变梁和柱，检测质量块通过可形变梁和柱悬浮在基底上方，包覆层包括覆盖层，检测质量块设置在腔室内，腔室包括第一腔室和第二腔室，检测质量块与基底之间为第一腔室，检测质量块与覆盖层之间为第二腔室，第一腔室与第二腔室连通，第一腔室与第二腔室内的气压低于大气压。该陀螺仪检测质量块设置在腔室内，腔室包括第一腔室和第二腔室，第一腔室与第二腔室内的气压低于大气压，陀螺仪检测质量块在检测角速度时，振动是阻力系数较小，使得品质因子提高，检测质量块在振动过程中损耗的振动能量较少，陀螺仪测量结果更精准。
Description
技术领域
本发明属于微机电陀螺仪技术领域，具体地说，涉及微机电陀螺仪微机电陀螺仪的封装结构。
背景技术
陀螺仪是用于检测物体旋转的角度和方向的仪器，并且已经运用于诸多领域，如轮船、飞机和汽车等，而在微电子机械系统技术不断进步的情况下，许多微米级的小型陀螺仪也被商业化广泛应用于汽车、机器人、手机、游戏机等设备领域中。
当前的微机电陀螺仪核心测量结构为检测质量块，如图1所示，该检测质量块通过可形变梁和柱悬浮在基底上方。悬浮的检测质量块可在基底上方运动。如图2所示，检测质量块可沿着Vd和Vs方向运动，Vd和Vs在检测质量块平面内正交。工作时，检测质量块沿着Vd方向以共振频率振动。当Z方向存在角速度时，检测质量块将在Vs方向运动，此处，Z方向垂直于Vd和Vs。可根据检测质量块在Vs方向的运动特征计算出角速度。
角速度由检测质量块的运动决定，而检测质量块的性能会受品质因子Q的影响，系统性能是决定Q因子的关键，而Q因子基本由真空度决定。
发明内容
针对现有技术中上述的不足，本发明提供一种微机电陀螺仪，该陀螺仪检测质量块设置在腔室内，腔室包括第一腔室和第二腔室，第一腔室与第二腔室内的气压低于大气压，陀螺仪检测质量块在检测角速度时，振动的阻力系数较小，使得品质因子提高，检测质量块在振动过程中损耗的振动能量较少，陀螺仪测量结果更精准。
为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：一种微机电陀螺仪，包括基底层和检测质量块层，所述的基底层包括基底，所述的检测质量块层包括检测质量块、可形变梁和柱，检测质量块通过可形变梁和柱悬浮在基底上方，所述的陀螺仪还包括包覆层，包覆层包括覆盖层，所述的检测质量块设置在腔室内，所述的腔室包括第一腔室和第二腔室，所述的检测质量块与基底之间为第一腔室，所述的检测质量块与覆盖层之间为第二腔室，第一腔室与第二腔室连通，第一腔室与第二腔室内的气压低于大气压。
进一步地，所述的检测质量块固定在可形变梁上，可形变梁固定在柱上，柱固定安装在基底上。
进一步地，所述的检测质量块层还包括锚，所述的可形变梁固定在锚上，锚固定在柱的顶端。
进一步地，所述的柱包覆第一腔室并密封的固定连接在基底上，检测质量块、可形变梁、锚、柱和基底之间为第一腔室。
进一步地，所述的包覆层还包括墙，所述的覆盖层固定在墙顶端，墙的底端固定连接在锚上。
进一步地，所述的墙包裹第二腔室，且墙密封的固定连接在锚上。
进一步地，所述的第一腔室和第二腔室的气压小于等于500mToor。
本发明的有益效果是：
(1)该陀螺仪检测质量块设置在腔室内，腔室包括第一腔室和第二腔室，第一腔室与第二腔室内的气压低于大气压，陀螺仪检测质量块在检测角速度时，振动的阻力系数较小，使得品质因子提高，检测质量块在振动过程中损耗的振动能量较少，陀螺仪测量结果更精准。
(2)在墙和柱之间设置锚进行连接，陀螺仪密闭性好。
附图说明
图1为传统微机电陀螺仪的结构示意图；
图2为陀螺仪的检测质量块的运动示意图；
图3为本发明的陀螺仪的结构示意图；
图中，124-基底层，114-基底；
122-检测质量块层，100-检测质量块，102-可形变梁，104-柱，108-锚；
120-包覆层，110-墙，112-覆盖层；
128-第二腔室，130-第一腔室。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步描述：
如图3所示，一种微机电陀螺仪，包括基底层124和检测质量块层122，所述的基底层124包括基底114，所述的检测质量块层122包括检测质量块100、可形变梁102和柱104，检测质量块100通过可形变梁102和柱104悬浮在基底114上方，所述的陀螺仪还包括包覆层120，包覆层120包括墙110和覆盖层112，所述的检测质量块100设置在腔室内，所述的腔室包括第一腔室130和第二腔室128，所述的检测质量块100与基底114之间为第一腔室130，所述的检测质量块100与覆盖层112之间为第二腔室128，第一腔室130与第二腔室128连通，第一腔室130与第二腔室128内的气压低于大气压。
进一步地，所述的检测质量块100固定在可形变梁102上，可形变梁102 固定在柱104上，柱104安装固定在基底114上。
在本发明的一个实施例中，陀螺仪包括基底层124、检测质量块层122和包覆层120，检测质量块层122包括检测质量块100、可形变梁102、柱104和锚 108，检测质量块100通过可形变梁102和柱104悬浮在基底114上方，所述的可形变梁102固定在锚108上，锚108固定在柱104的顶端，柱104包覆第一腔室130并密封的固定连接在基底114上，检测质量块100、可形变梁102、锚 108、柱104和基底114之间为第一腔室130，包覆层120包括墙110和覆盖层112，所述的覆盖层112固定在墙110顶端，墙110的底端固定连接在锚108上，墙110包裹第二腔室128，且墙110密封的固定连接在锚108上。
使用本发明的陀螺仪测量角速度时，检测质量块100随着物体的运动在腔室内运动，由于腔室内气压低于大气压，检测质量块100在腔室内的运动阻力低于裸露在大气压力下的检测质量块100，使得测得的数据更加精准。
当第一腔室130和第二腔室128的气压小于等于500mToor时，陀螺仪的测量结果更加精准。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种微机电陀螺仪，包括基底层(124)和检测质量块层(122)，所述的基底层(124)包括基底(114)，所述的检测质量块层(122)包括检测质量块(100)、可形变梁(102)和柱(104)，检测质量块(100)通过可形变梁(102)和柱(104)悬浮在基底(114)上方，其特征在于：所述的陀螺仪还包括包覆层(120)，包覆层(120)包括覆盖层(112)，所述的检测质量块(100)设置在腔室内，所述的腔室包括第一腔室(130)和第二腔室(128)，所述的检测质量块(100)与基底(114)之间为第一腔室(130)，所述的检测质量块(100)与覆盖层(112)之间为第二腔室(128)，第一腔室(130)与第二腔室(128)连通，第一腔室(130)与第二腔室(128)内的气压低于大气压。
2.根据权利要求1所述的一种微机电陀螺仪，其特征在于：所述的检测质量块(100)固定在可形变梁(102)上，可形变梁(102)固定在柱(104)上，柱(104)固定安装在基底(114)上。
3.根据权利要求2所述的一种微机电陀螺仪，其特征在于：所述的检测质量块层(122)还包括锚(108)，所述的可形变梁(102)固定在锚(108)上，锚(108)固定在柱(104)的顶端。
4.根据权利要求3所述的一种微机电陀螺仪，其特征在于：所述的柱(104)包覆第一腔室(130)并密封的固定连接在基底(114)上，检测质量块(100)、可形变梁(102)、锚(108)、柱(104)和基底(114)之间为第一腔室(130)。
5.根据权利要求3所述的一种微机电陀螺仪，其特征在于：所述的包覆层(120)还包括墙(110)，所述的覆盖层(112)固定在墙(110)顶端，墙(110)的底端固定连接在锚(108)上。
6.根据权利要求5所述的一种微机电陀螺仪，其特征在于：所述的墙(110)包裹第二腔室(128)，且墙(110)密封的固定连接在锚(108)上。
7.根据权利要求1所述的一种微机电陀螺仪，其特征在于：所述的第一腔室(130)和第二腔室(128)的气压小于等于500mToor。
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| CN201910157140.2A CN109696163A (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种微机电陀螺仪 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102388292A (zh) * | 2009-04-01 | 2012-03-21 | 波音公司 | 环境稳健的盘式谐振陀螺仪 |
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