CN114096802B - 一种陀螺仪及惯性传感器 - Google Patents

Abstract

一种陀螺仪及惯性传感器，该陀螺仪包括磁性部件(1)、至少两个谐振环(21)和多条金属线(3)，各谐振环(21)同心设置形成谐振多环(2)，磁性部件(1)位于谐振多环内腔(22)，金属线(3)的至少部分设置于谐振环(21)。通过增加谐振环(21)的数量，能够增加金属线(3)的设置长度，进而提升金属线(3)受到的安培力，同时设置多个谐振环(21)还能够增加陀螺仪的振动质量，降低陀螺仪工作时产生的布朗噪声，进而提升陀螺仪的信噪比和抗冲击性能。

Description

一种陀螺仪及惯性传感器

技术领域

本申请涉及运动检测装置技术领域，尤其涉及一种陀螺仪及惯性传感器。

背景技术

陀螺仪是常用的运动检测装置之一，在工业、军事等领域有广泛的应用，陀螺仪的驱动原理可以包括电磁驱动、静电驱动以及压电驱动等。电磁驱动的陀螺仪，通常包括一个位于磁场中的谐振环，谐振环上设置有金属线，通过将金属线与交流电连通，以使金属线受到安培力，并带动谐振环产生振动，在陀螺仪工作时，会受布朗噪声的影响使陀螺仪的信噪比降低。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在提供一种陀螺仪及惯性传感器，该陀螺仪及惯性传感器能够提升陀螺仪的信噪比。

本申请实施例提供了一种陀螺仪，所述陀螺仪包括：

磁性部件，用于产生磁场；

谐振多环，位于所述磁场，所述谐振多环包括n个谐振环以及谐振多环内腔，n个所述谐振环直径不同且同心设置，n个所述谐振环中的最内侧所述谐振环围成所述谐振多环内腔，所述磁性部件至少部分位于所述谐振多环内腔，其中，n大于或等于2；

m条金属线，m大于或等于2；

各所述金属线的至少部分设置于所述谐振环，当所述金属线有交流电通过时，所述金属线设置在所述谐振环且位于所述磁场的部分产生驱动力，以驱动所述谐振多环产生振动。

在一种可能的设计中，沿所述谐振多环的周向，所述谐振多环分为至少k个驱动部和至少k个检测部，k大于或等于4；

所述驱动部和所述检测部交替设置；

所述金属线包括设置在所述至少k个驱动部的多条驱动金属线和设置在所述至少k个检测部的多条检测金属线，所述多条驱动金属线分别连接至与所述驱动部对应的驱动电极，通过所述驱动电极将外部电流接入所述驱动金属线，所述多条检测金属线分别连接至与所述检测部对应的检测电极，通过所述检测电极将所述检测金属线产生的电流输出。

在一种可能的设计中，所述谐振多环还包括连接部，所述连接部用于连接所述n个所述谐振环。

在一种可能的设计中，所述谐振多环为一体成型。

在一种可能的设计中，所述连接部包括第一连接部和第二连接部，所述第二连接部沿所述谐振多环径向设置并将所述n个谐振环连接为一体，所述第一连接部自所述第二连接部尾端朝所述谐振多环外侧弯折延伸。

在一种可能的设计中，沿远离所述谐振多环中心的方向，所述第二连接部的截面积逐渐增加。

在一种可能的设计中，每个所述驱动部设置有一对所述连接部，且一对所述连接部位于所述驱动部的边界；每个所述检测部设置有一对所述连接部，且一对所述连接部位于所述检测部的边界。

在一种可能的设计中，每个所述驱动部设置有一条所述驱动金属线，所述驱动金属线蜿蜒设置在所述驱动部，和/或；

每个所述检测部设置有一条所述检测金属线，所述检测金属线蜿蜒设置在所述检测部。

在一种可能的设计中，每个所述驱动部设置有n条所述驱动金属线，n条所述驱动金属线分别与所述连接部共形并连接到同一对所述驱动电极，和/或；

每个所述检测部设置有n条所述检测金属线，n条所述检测金属线分别与所述连连接部共形连接并到同一对所述检测电极。

在一种可能的设计中，各所述驱动部与对应的所述检测部呈45°设置。

在一种可能的设计中，所述陀螺仪还包括支撑部件，所述谐振多环通过所述第一连接部固定到所述支撑部件。

在一种可能的设计中，所述驱动电极和所述检测电极设置在所述支撑部件的表面。

在一种可能的设计中，所述陀螺仪进一步包括基座，所述支撑部件固定于所述基座。

在一种可能的设计中，所述基座的材料为玻璃，所述支撑部件材料为硅。

在一种可能的设计中，所述第一连接部和所述第二连接部能够产生弹性形变。

在一种可能的设计中，沿远离所述谐振多环中心的方向，n个所述谐振环的截面积依次等比增加或等比减小。

在一种可能的设计中，所述磁性部件包括主体部、第一外接部和第二外接部，所述主体部具有磁性，所述主体部垂直于所述谐振多环所在的平面设置，且所述主体部的磁极分别位于所述谐振多环的相对两侧，所述第一外接部和所述第二外接部分别与所述主体部的不同磁极连接，用于引出磁极。

在一种可能的设计中，所述第一外接部和所述第二外接部中，至少一者设置有n个凸起部，所述凸起部呈环形，且朝向所述谐振多环凸起，所述凸起部与所述谐振环对应设置，且沿所述陀螺仪的高度方向，每个所述凸起部的投影面积大于与其对应的所述谐振环的投影面积。

本申请还提供了一种惯性传感器，其特征在于，所述惯性传感器包括如以上任一项所述的陀螺仪。

本申请实施例提供了一种陀螺仪，其中，陀螺仪包括磁性部件、至少两个谐振环和多条金属线，各谐振环同心设置，形成谐振多环，磁性部件位于谐振多环的谐振多环内腔中，通过设置多个谐振环组成谐振多环以提升陀螺仪在工作时的振动质量，降低陀螺仪在工作时产生的布朗噪声，由于增加了谐振环的数量，使得能够用于设置金属线的面积增加，进而使得金属线位于磁场中的长度增加，使金属线受到的安培力加大，进而提升金属线对谐振环的驱动力，提升陀螺仪输出信号的强度，使陀螺仪整体的信噪比增加，提升陀螺仪运动检测的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供谐振多环、第一连接部和第二连接部的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的陀螺仪的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的驱动部的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的金属线设置方式的第一实施例；

图5为本申请实施例所提供的金属线设置方式的第二实施例；

图6为本申请实施例所提供的陀螺仪在驱动模态下的振型示意图；

图7为本申请实施例所提供的陀螺仪在检测模态下的振型示意图。

附图标记：

1-磁性部件；

11-主体部；

12-第一外接部；

121-凸起部；

13-第二外接部；

2-谐振多环；

21-谐振环；

211-第一谐振环；

212-第二谐振环；

213-第三谐振环；

22-谐振多环内腔；

23-驱动部；

24-检测部；

25-连接部；

251-第一连接部；

252-第二连接部；

3-金属线；

31-第一连接段；

32-第二连接段；

33-第三连接段；

4-电极；

41-正极；

42-负极；

5-支撑部件；

6-基座。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

陀螺仪是常用的运动检测装置之一，在工业军事等领域有广泛的应用，信噪比为设备输出的信号与设备产生噪音的比值，是评价陀螺仪性能的重要指标之一，陀螺仪在工作时会产生布朗噪声，布朗噪声会对陀螺仪发出的信号进行干扰，使陀螺仪的信噪比降低，影响陀螺仪对运动检测的准确性。

鉴于此，本申请实施例提供了一种陀螺仪及惯性传感器，用于降低陀螺仪的信噪比，提升陀螺仪运动检测的准确性。

如图1～3所示，本申请实施例提供了一种陀螺仪，其中，陀螺仪包括磁性部件1、谐振多环2，和m条金属线3，谐振多环2包括n个谐振环21，其中，n大于或等于2，m大于或等于2。比如一组谐振多环2可以包括如图1中所示的第一谐振环211、第二谐振环212、第三谐振环213)，多个谐振环21可分别为圆环形，每个谐振环21的半径不同，且各谐振环21位于同一平面内，并同心设置，构成谐振多环2，各谐振环21的半径可以为1mm～30mm，在一种可能的设计中，最外侧的谐振环21的半径为4mm，谐振环21的实际半径可以根据陀螺仪的整体尺寸进行调整，本申请实施例所提供的谐振环21的半径大小包括但不仅限于上述范围。

位于谐振多环2最内侧的谐振环21的内侧中空部分形成谐振多环内腔22，磁性部件1的至少部分位于谐振多环内腔22，以使谐振多环2能够位于磁性部件1的磁场中，在一种可能的设计中，磁性部件1可以选用条形磁铁，沿条形磁铁的长度方向，条形磁铁的部分穿过谐振多环内腔22设置，具体地，条形磁铁的设置情况可以为：沿条形磁铁的长度方向，条形磁铁的相对两端均位于谐振多环内腔22外，条形磁铁的中部位于谐振多环内腔22内，或，条形磁铁的一端位于谐振多环内腔22外，另一端位于谐振多环内腔22内，或，条形磁铁整体均位于谐振多环内腔22内。金属线3的至少部分设置在谐振环21，且各谐振环21均设置有金属线3，当金属线3有交流电通过时，在磁场与交流电共同的作用下，金属线3受到安培力的作用，安培力即可作为驱动力，用于驱动金属线3所对应的谐振环21产生形变，由于金属线3通过的是交流电，因此随交流电频率的变化，金属线3受到的安培力也随之变化，谐振环21产生的形变的方向也随之变化，进而形成振动。具体地，沿陀螺仪的厚度方向(即谐振多环2所在平面垂直的方向)，磁性部件1的两极可以分别位于谐振多环2所在平面的相对两侧，并且使同一谐振环21的各部分受的磁场强度基本相同，在一种具体的实施方式中，可以设置谐振多环2的中心位于磁性部件1的轴线，以使同一谐振环21的各部分受的磁场强度相同，进而使设置在同一谐振环21的金属线3在相同交流电频率下受到的安培力的大小相同，使谐振环21的能够稳定的振动，从而产生有效信号。

本申请实施例所提供的陀螺仪，通过电磁驱动的方式驱动谐振环21运动，由于在相似条件下，相较于静电驱动和压电驱动，电磁驱动具有更大的驱动力，因此能够提升陀螺仪的输出信号，进而提升陀螺仪的信噪比。

陀螺仪的布朗噪声公式：其中，Ω为布朗噪声，q_Drive为谐振环21的驱动振幅，ω为谐振环21的谐振频率，M为谐振环21的惯性质量，Q为谐振环21的品质因数，K_B为波尔兹曼常数，T为绝对温度,BW为谐振环21的带宽。

由上述公式可知，惯性质量M与布朗噪声Ω的大小呈反比，当振动质量增加时，布朗噪声减低，进而降低陀螺仪产生的噪声，谐振多环2的整体质量即可作为惯性质量，金属线3的部分设置在谐振多环2，由于金属线3的质量很小，对于计算结果的影响也非常小，因此在计算过程中可以忽略。陀螺仪的信噪比为陀螺仪产生的信号与噪声的比例，当陀螺仪产生的噪声降低时，陀螺仪的信噪比增加。

本申请实施例所提供的陀螺仪通过设置多个谐振环21并形成谐振多环2，以使谐振多环2的整体质量增加，进而增加陀螺仪的振动质量，降低陀螺仪的布朗噪声。同时，谐振多环2的各谐振环21均设置有金属线3，当有交流电通过时，各金属线3均能受到安培力的作用。

相较于通过改变谐振环21的材料以及增大谐振环21的截面积以增加谐振环21质量的方案，本申请实施例所提供的方案由于是通过增加谐振环21的数量，对于单环的结构并没有改变，对于安培力驱动各谐振环21振动的影响较小，而通过改变谐振环21的材料以及增大谐振环21的截面积的方式，会使单环的结构发生变化，整体的结构强度提升，使谐振环21不易产生形变，因此，会对安培力驱动谐振环21的振动产生影响，导致产生的信号偏弱，不利于提升信噪比。

安培力公式F＝BIL，其中，F为安培力，B为磁场强度，I为通电导线中电流的大小，L为通电导线在磁场中的长度。

由上述公式可知，当磁场强度与电流的大小一定时，通电导线在磁场中的长度与其受到的安培力的大小呈正比，本申请实施例所提供的陀螺仪中，金属线3即可作为通电导线，当金属线3通过交流电的部分在磁场中的长度增加时，金属线3受到的安培力也增加，由于本申请实施例所提供的方案增加了谐振环21的数量，且各谐振环21均设置有金属线3，因此，金属线3位于磁场中的长度增加，进而能够提升金属线3对于谐振多环2的驱动力，提升谐振环21振动的稳定性，从而提升陀螺仪输出信号的质量，提升信噪比。

相比于仅设置单一谐振环21的陀螺仪，本申请实施例所述提供的陀螺仪通过增加谐振环21的数量不仅能够提升陀螺仪的振动质量，进而降低陀螺仪在工作时所产生的布朗噪声，同时各谐振环21均设置有金属线3，因此能够增加金属线3整体在磁场中的长度，提升金属线3受到的安培力，进而提升对各谐振环21的驱动力，提升陀螺仪产生的信号的质量，进而提升信噪比。

在此需要说明的是，本申请实施例所提供的陀螺仪的谐振环21数量包括但不仅限于三个，为便于描述，本申请的附图以及陈述均以包括三个谐振环21的陀螺仪为例，在实际应用中，本申请实施例所提供的陀螺仪可以包括两个、四个、五个以及更多的谐振环21。

在加工谐振多环2时，可以采用微机电系统(MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystem)的方式，这样的加工方式具有较高的加工精度，能够提升陀螺仪各部分的精度，进而能够降低陀螺仪在工作时所产生的机械噪声。

本申请实施例所提供的陀螺仪能够同时提升金属线3对谐振环21的驱动力，且增加振动质量，进而在提升陀螺仪的信号质量的同时，能够降低陀螺仪产生的布朗噪声，从而使信噪比降低，提升陀螺仪运动检测的精度。同时，本申请的谐振多环2由多个谐振环21组成，相较于仅设置有一个谐振环21的结构，由多个谐振环21组成的谐振多环2具有更加良好的抗冲击性，以使陀螺仪具有更加良好的环境适应性，使陀螺仪具有更加广泛的应用范围。

具体地，如图1所示，本申请实施例所提供了一种陀螺仪，其中，谐振多环2沿周向均匀分为至少八个部分，且各部分分别设置有金属线3，设置在不同部分的金属线3之间不连接，即每个部分的金属线分别连接到不同的电极端，分别接收经不同电极输入的交流电信号，并且任意时刻只有一路交流信号输入到对应部分的金属线，即当设置在某一部分的金属线3有交流电通过时，电流仅在位于该部分的金属线3流通，不会流通至相邻或是其他部分的金属线3，具体地，陀螺仪可以包括多组电极4，每组电极4包括一个正极41和一个负极42，谐振多环2的各部分分别设置有对应的电极4，当金属线3与对应的电极4连通时，交流电能够流入金属线3，以使谐振多环2相对应的部分在金属线3的安培力的驱动下产生形变，进而发生振动。

谐振多环2中有交流电通过的部分由于金属线3能够受到安培力的作用，因此金属线3能够驱动相应的部分谐振多环2产生形变，进而使该部分谐振多环2发生振动，而没有交流电通过的部分由于金属线3无法受到安培力的作用，因此金属线3无法通过其受到的安培力驱动相应的部分谐振多环2产生形变。通过这样的设计能够使谐振多环2的各部分相对独立，在陀螺仪的使用过程中，可以仅使部分谐振多环2产生振动，进而使相应的部分产生信号，能够降低其他部分产生的干扰，提升信号质量。

具体地，如图1所示，本申请实施例提供了一种陀螺仪，其中，谐振多环2可以被分为八个部分，当然，本申请实施例只列举了其中一种情况，在其他可能的设计中，谐振多环2可以被分为更多的部分，例如十六部分等，由于将谐振多环2分成越多的部分，各部分的面积也就相对越小，且各部分的金属线3需要分别设置，不能相互连通，因此当谐振多环2分成的部分越多时，设置金属线3的难度也就越大，因此本申请实施例选用将谐振多环2分成八部分的方案，在满足使用需求的同时，还能够降低金属线3的设置难度，便于陀螺仪的加工，提升生产效率。

沿谐振多环2的周向，谐振多环2分为至少k个驱动部23和k各检测部24，其中，k大于等于4，驱动部23和检测部24交替设置，为便于描述，本申请所提供的实施例以谐振多环2包括八个部分为例，

具体地，谐振多环2的八个部分可以分为四个驱动部23和四个检测部24，驱动部23和检测部24沿谐振多环的周向交替设置，即沿谐振多环2的周向，相邻的两个驱动部23之间设置有一个检测部24，也就是相邻两个驱动部23被一个检测部24间隔开，而相邻的两个检测部24之间设置有一个驱动部23，且驱动部23关于谐振多环2的中心两两对称，相邻的两个驱动部23之间的夹角为90°，驱动部23和与其对应的检测部24之间的夹角为45°，在一种可能的实施方式中，当谐振多环2包括四个驱动部23和四个检测部24时，驱动部23和与其相邻的检测部24呈45°设置，与该驱动部23相邻的检测部24，即为对该驱动部23对应的检测部24，当谐振多环2包括八个驱动部23和八个检测部24时，驱动部23和与其呈45°设置的检测部24之间，间隔有一个驱动部23和一个检测部24。与驱动部23对应设置的电极4为驱动电极，与检测部24对应设置的电极4为检测电极。

在此需要说明的是，本申请所提供的实施例中，谐振多环2包括，但不局限于八个部分，当谐振多环2被分为更多部分，例如十六部分时，各驱动部23与检测部24沿谐振多环2的周向交替设置，且驱动部23和与其对应的检测部24之间的夹角为45°(驱动部23和与其对应检测部24之间具有一个驱动部23和一个检测部24)，这样的设计同样具有与谐振多环2被分为八部分时相同的技术效果。

以被分为八部分的谐振多环2中的一组驱动部23，例如关于谐振多环2的中心对称的一组(两个)驱动部23，和一组检测部24，例如关于谐振多环2的中心对称的一组(两个)检测部24为例，金属线3包括驱动金属线和检测金属线，驱动金属线设置在驱动部23，检测金属线设置在检测部24，如图6所示，陀螺仪在工作时，一组驱动部23的驱动电极与设置在各驱动部23的驱动金属线分别连接，以使驱动金属线能够有交流电通过。当陀螺仪对运动进行检测时，例如陀螺仪应用于汽车导航装置中时，当车辆未进行转弯操作时，即陀螺仪没有产生旋转，谐振多环2没有产生角速度时，由于各驱动部23的驱动金属线与驱动电极连接，有交流电通过驱动金属线，因此，各驱动部23的驱动金属线受到安培力的作用，能够驱动各驱动部23的谐振环21形变，关于谐振多环2的圆心对称的一组驱动部23的工作模式相同，因此能够使谐振多环2能够在其所在的平面内做圆-椭圆四波腹弯曲振动，此时陀螺仪处于驱动模态，位于各驱动部23的谐振多环2位于波腹处，发生振动，并输出信号，位于检测部24的谐振多环2处于波节处，不发生振动，没有信号输出，位于检测部24的检测金属线在磁场中静止，不会发生切割磁感线的运动，因此检测部24不会产生感生电动势。谐振多环2中的另外一组的驱动部23和另外一组检测部24的工作原理和上述的工作原理相同，此处不再赘述。

当汽车在转弯时，陀螺仪发生转动，即谐振多环2具有角速度，此时陀螺仪处于检测模态，如图7所示，在陀螺仪转动产生的惯性力以及驱动部23的驱动力(安培力)的共同作用下，会产生振动分量，所产生的振动分量的运动方向与驱动部23的谐振多环2的振动方向呈45°，即产生的振动分量会作用于一组检测部24，使位于检测部24的谐振多环2在其所在的平面内发生振动，由于该部分谐振多环2的谐振环21设置有检测金属线，当检测部24的谐振多环2发生振动时，位于该部分的检测金属线做切割磁感线的运动，因此会产生感生电动势。振动分量的振幅与谐振多环2的角速度呈正比，当谐振多环2的角速度越大时，振动分量的振幅越大，检测部24产生的感生电动势越大，可以通过与检测部24的检测金属线连接的检测电极测量检测部24所产生的感生电动势，通过感生电动势与角速度的对应关系可以得出角速度的大小，进而计算车辆的转弯角度，当汽车位于隧道等信号较差的区域，无法通过卫星进行定位或导航时，可以通过陀螺仪测量汽车转弯的角度，并将数据传输给驾驶员，使驾驶员能够获取汽车的运行状态，降低发生事故的可能。

在此需要说明的是，上述实施例仅设计陀螺仪的其中一个应用领域，本申请实施例所提供的陀螺仪的应用领域包括，但不限于汽车导航，其他例如无人机、机器人等领域同样可以应用本申请实施例所提供的陀螺仪，此处不再赘述。

由于谐振多环2的谐振多环内腔22需要设置磁性部件1，磁性部件1位于谐振多环内腔22的中央，会占据中心锚点的位置，因此，本申请实施例所提供的陀螺仪无法通过中心锚点来固定谐振多环2，鉴于此，请再参看图2和图3，本申请实施例提供了一种陀螺仪，其中，支撑部件5设置在谐振多环2的外侧，谐振多环2还包括连接部25，连接部25包括第一连接部251和第二连接部252，谐振多环2通过第一连接部251与支撑部件5连接。沿陀螺仪的厚度方向，支撑部件5设置在基座6上部，驱动电极和检测电极可以分别设置在支撑部件5的对应位置。在一种可能的设计中，支撑部件5的材料为硅，基座6的材料为玻璃，二者可以通过键合的方式进行连接，以使谐振多环2能够固定安装于基座6，各相邻的各谐振环21之间通过第二连接部252连接，以使各谐振环21的位置相对固定，形成一个整体结构的谐振多环2。

这样的设计不仅解决了谐振多环2安装的问题，同时各谐振环21之间也相互固定连接，提升了谐振多环2的整体性，以及抗冲击性。

第一连接部251与第二连接部252的尾端朝向谐振多环2的外侧，即远离谐振多环的方向弯折延伸。这样的设计更加便于第一连接部251与支撑部件5连接，第一连接部251的具体弯折角度可以根据谐振多环2与支撑部件5的具体位置设置。具体地，第二连接部252可以设置在相邻的驱动部23以及检测部24之间，第一连接部251、第二连接部252可以和谐振多环2一体成型，驱动部23与检测部24的金属线3的设置方式可以相同，以一个驱动部23为例，一个驱动部23可以包括至少一组驱动电极，例如包括一个正极41和一个负极42，在一种可能的设计中，谐振多环2可以由三个谐振环21组成，一个驱动部23可以设置有三组驱动电极，每个谐振环21位于同一驱动部23的部分分别设置有一根驱动金属线，其中，各驱动金属线可以包括第一连接段31和第二连接段32，第一连接段31设置在谐振环21的表面，可以采用镀膜的方式进行设置，第一连接段31可以沿谐振环21的周向设置，各第一连接段31的两端分别通过第二连接段32与驱动电极连接，各条驱动金属线的设置方式可以如图4所示。具体地，在一种可能的设计中，谐振多环2具有第一谐振环211，第二谐振环212和第三谐振环213，金属线3包括多个第一连接段31，各第一连接段31分别设置在第一谐振环211、第二谐振环212和第三谐振环213位于同一驱动部23的部分，且各第一连接段31分别通过第二连接段32与各自对应的驱动电极连接。具体地，第二连接段32可以设置在第二连接部252，通过第二连接部252对第二连接段32进行支撑，位于同一驱动部23的各谐振环21的驱动金属线分别与对应的驱动电极连接，以使驱动金属线能够与驱动电极组成完整的回路，使交流电能够从驱动金属线通过，以使驱动金属线能够受到安培力的作用，进而驱动驱动部23的谐振多环2的各个谐振环21振动。

这样的方式通过在同一驱动部23或检测部24设置多条金属线3以及多组电极4，能够降低金属线3的设置难度，便于加工。

以谐振多环2的其中一个驱动部23为例，在一种可能的设计中，一个驱动部23可以包括一组驱动电极和一根驱动金属线，谐振多环2包括多个第一谐振环211、多个第二谐振环212和多个第三谐振环213，所述驱动金属线包括第一连接段31、第二连接段32和第三连接段33，各谐振环21分别设置有第一连接段31，且沿谐振环21的周向，第一连接段31的两端设置有第二连接段32，第二连接段32可以设置在第二连接部252，设置在同一驱动部23的其中一个谐振环21，比如第一谐振环211的驱动金属线包括一个第一连接段31和分别连接在第一连接段31两端的两个第二连接段32，在一种可能的设计中，正极41或负极42可以通过第二连接段32与设置在第一谐振环211的第一连接段31的其中一端连接，位于该第一连接段31另一端的第二连接段32可以通过第三连接段33第二谐振环212的其中一第二连接段32连接，第二谐振环212的另一第二连接段32通过另一第三连接段33与第一谐振环211的其中一第二连接段32连接，第一谐振环211的另一第二连接段32与另一电极4连接，驱动金属线呈螺旋式设置在单一驱动部23，具体设置当时可以参照图5所示。

在此需要说明的是，本申请实施例所提供的陀螺仪，金属线3依次沿谐振环21的设置位置依次设置在第一谐振环211、第二谐振环212和第三谐振环213，上述方案仅为金属线3的一种设置方式，金属线3也可以依次设置在第三谐振环213、第二谐振环212和第一谐振环211，本申请对金属线3的具体设置方式不做限定，只要能够使驱动部23的各谐振环21均设有金属线3即可。

这样的设计能够通过一条金属线3设置在各谐振环21位于同一驱动部23的部分，而无需设置多条金属线3，同时由于谐振环21的数量增加，且各谐振环21均位于磁场内，因此，金属线3在磁场中的长度也相应增加，进而加大了金属线3在磁场中的部分受到的安培力，由于各谐振环21位于同一驱动部23的部分是通过同一条金属线3进行驱动，因此能够增加同一驱动部23振动的一致性。

当同一驱动部23包括多条驱动金属线以及多组驱动电极时，由于各驱动电极输出的电流会存在差别，因此与各电极4连接的金属受到的安培力也会存在差别，进而使各谐振环21的振动出现差别，降低谐振多环2的一致性，且设置多组驱动电极会增加驱动电极占用的空间以及耗电量，因此本申请实施例所提供的陀螺仪中，同一驱动部23包括一组驱动电极和一条驱动金属线，在减少电极4数量的同时还能够提升谐振环21振动的一致性。

更具体地，如图3所示，当同一驱动部23包括一组电极4以及一根金属线3时，由于金属线3呈螺旋式设置，会出现多个第二连接段32设置于同一第二连接部252的情况，在一种可能的设计中，沿远离谐振多环2的中心的方向，位于各第二连接部252的第二连接段32的数量逐渐增加，由于在有交流电通过时，各第二连接段32之间容易发生电容耦合，引起误差，因此，需要使位于同一第二连接部252的各第二连接段32之间具有一定的间隔，以降低各第二连接段32之间耦合的可能，在一种可能的设计中，沿远离谐振多环2的中心的方向，第二连接部252的截面积逐渐增加，以使第二连接部252具有足够的空间设置第二连接段32，并降低在有交流电通过时，设置在同一第二连接部252的各第二连接段32之间发生耦合的可能，第一连接部251和第二连接部252的宽度可以为10um～300um，在一种可能的设计中，沿远离谐振多环2中心的方向，第二连接部252的宽度依次为15um和30um，第一连接部251的宽度为45um，这样的宽度变化既保证了各金属线3之间的间距，同时还可以降低谐振多环2的内应力，提升陀螺仪的整体性能。

在一种可能的设计中，沿远离谐振多环2中心的方向各谐振环21的截面积等比增加或减小，相比于各谐振环21等截面积的方式，这样的方式能够提升谐振多环2整体的刚度分布，提升陀螺仪整体性能。具体地，谐振环21的壁厚可以为10um～300um。

如图2所示，本申请实施例提供了一种陀螺仪，其中磁性部件1包括主体部11、第一外接部12和第二外接部13，主体部11具有磁性，第一外接部12和第二外接部13分别与主体部11的不同磁极连接，用于将磁极引出，沿陀螺仪的高度方向，第一外接部12和第二外接部13位于所述谐振多环2的相对两侧，通过这样的设计能够将磁极引出，并增强谐振多环2受到的磁场强度，进而提升金属线3受到的安培力的作用，提升对谐振多环2的驱动力，增强陀螺仪的输出信号，进而提升信噪比。

具体地，如图2所示，在第一外接部12和第二外接部13中，至少有一者设置有两个凸起部121，以图中所示的具有三个谐振环21的陀螺仪为例，第一外接部12可以包括三个凸起部121，各凸起部121朝向谐振多环2凸起，凸起部121与谐振环21对应设置，凸起部121可以同样为环形，沿陀螺仪的高度方向，每个凸起部121的投影面积大于与其对应的谐振环21的投影面积，以使当谐振环21产生形变时，谐振环21的投影仍能够位于凸起部121的投影范围内，即谐振环21仍然位于对应的凸起部121所引出的磁极的作用范围内。

这样的设计可以减小第二连接部252的金属线3受到的安培力，由于设置在第二连接部252的金属线3的延伸方向与设置在谐振环21的金属线3的延伸方向不同，当有交流电通过时，设置在第二连接部252的金属线3同样会受到安培力的作用，且安培力的方向与设置在谐振环21的金属线3受到的安培力的方向不同，因此会对谐振环21的形变产生影响，进而影响谐振环21振动，本申请通过改变第一外接部12和/或第二外接部13的结构可以降低其他位置的磁场强度，进而减小其他部件在磁场中受到的力，降低其他部件对谐振环21振动的影响。

本申请实施例还提供了一种惯性传感器，其中，惯性传感器可以包括以上任一实施例中的陀螺仪，由于陀螺仪具有上述的技术效果，因此包括该陀螺仪的惯性传感器也具有相应的技术效果此处不再赘述。

本申请实施例所提供的陀螺仪通过增加谐振环21的数量增加了振动质量，进而降低了陀螺仪在工作时所产生的布朗噪声，同时，由于增加了谐振环21的数量，陀螺仪整体用于设置金属线3的面积也相应增加，进而可以提升位于磁场中的金属线3的长度，从而加大金属线3受到的安培力，使金属线3对于谐振环21的驱动力增加，提升谐振环21振动的稳定性，同时还能够提升谐振环21整体的抗冲击性，提升陀螺仪对运动检测的准确性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种陀螺仪，其特征在于，所述陀螺仪包括：

磁性部件，用于产生磁场；

谐振多环，位于所述磁场，所述谐振多环包括n个谐振环以及谐振多环内腔，n个所述谐振环直径不同且同心设置，n个所述谐振环中的最内侧所述谐振环围成所述谐振多环内腔，所述磁性部件至少部分位于所述谐振多环内腔，其中，n大于或等于2；

m条金属线，m大于或等于2；

各所述金属线的至少部分设置于所述谐振环，当所述金属线有交流电通过时，所述金属线设置在所述谐振环且位于所述磁场的部分产生驱动力，以驱动所述谐振多环产生振动；

所述谐振多环还包括连接部，所述连接部用于连接所述n个所述谐振环；

所述连接部包括第一连接部和第二连接部，所述第二连接部沿所述谐振多环径向设置并将所述n个谐振环连接为一体，所述第一连接部自所述第二连接部尾端朝所述谐振多环外侧弯折延伸；

沿远离所述谐振多环中心的方向，所述第二连接部的截面积逐渐增加；

沿所述谐振多环的周向，所述谐振多环分为至少k个驱动部和至少k个检测部，k大于或等于4；

所述驱动部和所述检测部交替设置；

所述金属线包括设置在所述至少k个驱动部的多条驱动金属线和设置在所述至少k个检测部的多条检测金属线，所述多条驱动金属线分别连接至与所述驱动部对应的驱动电极，通过所述驱动电极将外部电流接入所述驱动金属线，所述多条检测金属线分别连接至与所述检测部对应的检测电极，通过所述检测电极将所述检测金属线产生的电流输出。

2.根据权利要求1所述的陀螺仪，其特征在于，所述谐振多环为一体成型。

3.根据权利要求1所述的陀螺仪，其特征在于，每个所述驱动部设置有一对所述连接部，且一对所述连接部位于所述驱动部的边界；每个所述检测部设置有一对所述连接部，且一对所述连接部位于所述检测部的边界。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的陀螺仪，其特征在于，每个所述驱动部设置有一条驱动金属线，所述驱动金属线蜿蜒设置在所述驱动部，和/或；

每个检测部设置有一条所述检测金属线，所述检测金属线蜿蜒设置在所述检测部。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的陀螺仪，其特征在于，每个所述驱动部设置有n条驱动金属线，n条所述驱动金属线分别与所述连接部共形并连接到同一对所述驱动电极，和/或；

每个检测部设置有n条所述检测金属线，n条所述检测金属线分别与所述连接部共形连接并到同一对所述检测电极。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的陀螺仪，其特征在于，各所述驱动部与对应的所述检测部呈45°设置。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的陀螺仪，其特征在于，所述陀螺仪还包括支撑部件，所述谐振多环通过所述第一连接部固定到所述支撑部件。

8.根据权利要求7所述的陀螺仪，其特征在于，所述驱动电极和所述检测电极设置在所述支撑部件的表面。

9.根据权利要求7所述的陀螺仪，其特征在于，所述陀螺仪进一步包括基座，所述支撑部件固定于所述基座。

10.根据权利要求9所述的陀螺仪，其特征在于，所述基座的材料为玻璃，所述支撑部件材料为硅。

11.根据权利要求1-3中任意一项所述的陀螺仪，其特征在于，所述第一连接部和所述第二连接部能够产生弹性形变。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的陀螺仪，其特征在于，沿远离所述谐振多环中心的方向，n个所述谐振环的截面积依次等比增加或等比减小。

13.根据权利要求1-3中任一项所述的陀螺仪，其特征在于，所述磁性部件包括主体部、第一外接部和第二外接部，所述主体部具有磁性，所述主体部垂直于所述谐振多环所在的平面设置，且所述主体部的磁极分别位于所述谐振多环的相对两侧，所述第一外接部和所述第二外接部分别与所述主体部的不同磁极连接，用于引出磁极。

14.根据权利要求13所述的陀螺仪，其特征在于，所述第一外接部和所述第二外接部中，至少一者设置有n个凸起部，所述凸起部呈环形，且朝向所述谐振多环凸起，所述凸起部与所述谐振环对应设置，且沿所述陀螺仪的高度方向，每个所述凸起部的投影面积大于与其对应的所述谐振环的投影面积。

15.一种惯性传感器，其特征在于，所述惯性传感器包括如权利要求1~14中任一项所述的陀螺仪。