CN114485600B - 一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，涉及惯性导航技术领域，包括环形谐振子包括键合于基底的主锚点结构、以主锚点结构为中心的主波动圆环、位于主波动圆环外侧的多个第一弹性振动梁和位于主波动圆环内侧的多个第二弹性振动梁，主锚点结构通过多个第二弹性振动梁与主波动圆环连接，多个第一弹性振动梁的一端连接于主波动圆环，多个第一弹性振动梁的另一端(副锚点)键合于基底，实现整个环形谐振子通过多点键合的方式固定于基底，能够具有更好的稳定性，使得多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺整体的抗冲击振动能力较强，提升其环境适用性和可靠性。

Description

一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺

技术领域

本申请涉及惯性导航技术领域，具体而言，涉及一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺。

背景技术

陀螺仪是惯性导航系统的基础部件，其性能直接决定了惯性导航系统的可靠性与准确度，对惯性导航技术的发展起着至关重要的作用。基于MEMS(Micro Electro-Mechanical System，微机电系统)技术的微陀螺仪采用微纳批量制造技术加工，其成本、尺寸、功耗都很低，而且环境适应性、工作寿命、可靠性、集成度与传统技术相比有极大的提高，因而MEMS微陀螺已经成为近些年来MEMS技术广泛研究和应用开发的一个重要方向。

目前，常用的波动陀螺仪采用单谐振子结构，鉴于波动陀螺仪的实际使用环境较为复杂和多变，波动陀螺仪时常会受到振动等外部冲击，因此，现有波动陀螺仪的单谐振子结构采用单点固定的形式具有较弱的抗冲击能力，进而影响波动陀螺仪的使用环境和可靠性。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，以解决现有波动陀螺仪抗冲击能力较弱、环境适用性和可靠性较差的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

本申请实施例的一方面，提供一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，包括：基底、多个第一电极组和环形谐振子，环形谐振子包括键合于基底的主锚点结构、以主锚点结构为中心的主波动圆环、位于主波动圆环外侧的多个第一弹性振动梁和位于主波动圆环内侧的多个第二弹性振动梁，主锚点结构通过多个第二弹性振动梁与主波动圆环连接，多个第一弹性振动梁的一端连接于主波动圆环，多个第一弹性振动梁的另一端键合于基底，每个第一电极组均包括设置于基底且通过基底上的金属线相互连接的第一内电极和第一外电极，第一内电极位于主波动圆环内侧，第一外电极位于主波动圆环的外侧，以使第一外电极和第一内电极分别与主波动圆环配合形成第一电容器。

可选的，多个第二弹性振动梁以主锚点结构为中心呈放射状分布。

可选的，多个第一弹性振动梁分别一一对应的嵌设于多个第一外电极中，多个第二弹性振动梁分别一一对应的嵌设于多个第一内电极中，且第一外电极与对应的第一弹性振动梁、第一内电极与对应的第二弹性振动梁之间均具有间隙。

可选的，每个第一弹性振动梁均包括第一框架梁以及分别连接于第一框架梁相对两端的第一直梁和支撑梁，以使第一框架梁分别通过支撑梁与主波动圆环连接、通过第一直梁的另一端部键合于基底。

可选的，支撑梁包括冗余子陀螺结构以及分别连接于冗余子陀螺结构相对两端的第二直梁和第三直梁，冗余子陀螺结构分别通过第二直梁和第一框架梁连接、通过第三直梁和主波动圆环连接，多个第一弹性振动梁的冗余子陀螺结构以主锚点结构为中心旋转对称，多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺还包括设置于基底且与多个冗余子陀螺结构一一对应的多个第二电极组，每个第二电极组和每个第一外电极分别用于配合对应的冗余子陀螺结构形成第二电容器。

可选的，环形谐振子包括8个冗余子陀螺结构，相邻两个冗余子陀螺结构分别与主锚点结构连线的夹角为45度。

可选的，每个冗余子陀螺结构均包括冗余波动圆环、位于冗余波动圆环中心的冗余锚点结构以及连接于冗余波动圆环和冗余锚点结构之间的多个冗余弹性振动梁，冗余锚点结构键合于基底，且冗余波动圆环的相对两端分别与第二直梁和第三直梁连接；每个第二电极组均包括通过基底上的金属线与对应的第一外电极连接的多个第二内电极，第一外电极位于对应的冗余波动圆环的外侧，多个第二内电极均位于对应的冗余波动圆环的内侧，以与对应的冗余子陀螺结构配合形成第二电容器。

可选的，每个冗余弹性振动梁均包括第二框架梁以及分别连接于第二框架梁相对两端的第四直梁和第五直梁以使第二框架梁分别通过第四直梁与冗余波动圆环连接、通过第五直梁与冗余锚点结构连接。

可选的，每个第二弹性振动梁均包括第三框架梁以及分别连接于第三框架梁相对两端的第六直梁和第七直梁，以使第三框架梁分别通过第六直梁与主波动圆环连接、通过第七直梁与主锚点结构连接。

可选的，环形谐振子包括8个第二弹性振动梁，相邻两个第二弹性振动梁之间的夹角为45度。

本申请的有益效果包括：

本申请提供了一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，包括：基底、多个第一电极组和环形谐振子，环形谐振子包括键合于基底的主锚点结构、以主锚点结构为中心的主波动圆环、位于主波动圆环外侧的多个第一弹性振动梁和位于主波动圆环内侧的多个第二弹性振动梁，主锚点结构通过多个第二弹性振动梁与主波动圆环连接，多个第一弹性振动梁的一端连接于主波动圆环，多个第一弹性振动梁的另一端(副锚点)键合于基底，实现整个环形谐振子通过多点键合的方式固定于基底，能够具有更好的稳定性，使得多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺整体的抗冲击振动能力较强，提升其环境适用性和可靠性，并且键合点位分布为主波动圆环外侧的多个副锚点和主波动圆环内侧中心处的一个主锚点结构，也能够实现主波动圆环的正常波动，避免其正常波动受到干涉。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺的爆炸图；

图3为本申请实施例提供的一种环形谐振子的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种第一电极组和第二电极组的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种冗余子陀螺的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种局部电极的结构示意图。

图标：100-环形谐振子；101-主波动圆环；102-主锚点结构；103-第一弹性振动梁；1031-副锚点；104-第二弹性振动梁；105-第一框架梁；106-第一直梁；107-支撑梁；108-冗余子陀螺结构；1081-冗余波动圆环；1082-冗余锚点结构；1083-冗余弹性振动梁；1084-第二框架梁；1085-第四直梁；1086-第五直梁；109-第二直梁；110-第三直梁；111-第三框架梁；112-第六直梁；113-第七直梁；200-第一电极组；210-第二内电极；300-基底。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本申请的保护范围内。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例的一方面，提供一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，如图1和图2所示，包括：基底300、多个第一电极组200和环形谐振子100，多个第一电极组200设置在基底300的表面，环形谐振子100与多个第一电极组200位于基底300的同一侧表面，在环形谐振子100嵌入多个第一电极组200后，使其键合于基底300，实现环形谐振子100设置于基底300的目的。

如图3所示，环形谐振子100包括主波动圆环101、主锚点结构102、第一弹性振动梁103和第二弹性振动梁104，其中，主锚点结构102位于主波动圆环101的中心，多个第二弹性振动梁104均位于主波动圆环101的内侧，主锚点结构102通过多个第二弹性振动梁104与主波动圆环101连接，多个第一弹性振动梁103则位于主波动圆环101的外侧，并且多个第一弹性振动梁103的一端连接于主波动圆环101，多个第一弹性振动梁103的另一端则朝向远离主锚点结构102的方向延伸，在将环形谐振子100键合于基底300时，可以在主锚点结构102键合于基底300表面的基础上，使得多个第一弹性振动梁103的另一端作为副锚点1031也键合于基底300表面，实现整个环形谐振子100通过多点键合的方式固定于基底300，能够具有更好的稳定性，使得多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺整体的抗冲击振动能力较强，提升其环境适用性和可靠性，并且键合点位分布为主波动圆环101外侧的多个副锚点1031和主波动圆环101内侧中心处的一个主锚点结构102，也能够实现主波动圆环101的正常波动，避免其正常波动受到干涉。

如图4所示，多个第一电极组200呈圆环形(主锚点结构102可以是该圆环的中心处)分布于基底300，每个第一电极组200均包括设置于基底300表面的第一内电极和第一外电极，第一内电极和第一外电极通过基底300上的金属线相互连接，第一内电极位于主波动圆环101内侧，第一外电极位于主波动圆环101的外侧，如此，第一外电极和第一内电极分别能够与主波动圆环101配合形成第一电容器，换言之，当第一电极组200的数量为N时，第一电容器的数量则为2N。

例如图4所示，第一电极组200为8组，第一内电极E1与第一外电极M1、第一内电极E2与第一外电极M2、第一内电极E3与第一外电极M3、第一内电极E4与第一外电极M4、第一内电极E5与第一外电极M5、第一内电极E6与第一外电极M6、第一内电极E7与第一外电极M7和第一内电极E8与第一外电极M8总共形成8组第一电极组200，8组第一电极组200以主锚点结构102为中心呈圆环形分布，其中，第一内电极E1至第一内电极E8分别与主波动圆环101配合形成8个第一电容器，同理，第一外电极M1至第一外电极M8也分别与主波动圆环101配合形成8个第一电容器。

在实际工作时，在多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺处于静止状态时，每个电容器都可以等效为静止的平行板电容器；在多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺有角速度输入时，其处于激发态(结构的敏感轴垂直穿过多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺的主锚点结构102，可以给多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺施加驱动力，使多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺在驱动模态下进行振动)，这时，多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺的主波动圆环101将发生一定角度的运动，进而引起各电容器的电容变化，根据各电容器的电容值的变化分析得出该多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺的角速度。

可选的，如图3所示，每个第二弹性振动梁104的相对两端分别与主锚点结构102和主波动圆环101连接，使得多个第二弹性振动梁104以主锚点结构102为中心呈放射状分布于基底300表面，相邻两个第二弹性振动梁104之间的夹角可以相等，减小各个方向上的振动的差异，通过第二弹性振动梁104和第一弹性振动梁103的形变可以在主波动圆环101的驱动模态在工作过程中的运动需要。

可选的，如图4所示，多个第一弹性振动梁103和多个第一外电极的数量相等且位置对应，使得多个第一弹性振动梁103分别以一一对应的形式嵌设于多个第一外电极中；多个第二弹性振动梁104和多个第一内电极的数量相等且位置对应，使得多个第二弹性振动梁104分别一一对应的嵌设于多个第一内电极中，且第一外电极与对应嵌入的第一弹性振动梁103、第一内电极与对应嵌入的第二弹性振动梁104之间均具有间隙，以便于能够利用空气作为介质分别形成对应的第一电容器。

例如结合图3和图4所示，位于0度方向的一个第一弹性振动梁103嵌入第一外电极M1中，位于0度方向的一个第二弹性振动梁104嵌入第一内电极E1中，其它方向类似，不再赘述。同理，主波动圆环101在嵌入基底300表面的电极后，均与嵌入的电极之间具有一定的间隙，从而能够利用空气作为介质分别形成对应的电容器。例如图4所示，第一弹性振动梁103嵌入对应的第一外电极后，对应的会将第一外电极划分为两部分，该两部分则分别与该第一外电极对应的第一内电极都进行电连接；同理，第二弹性振动梁104嵌入对应的第一内电极后，对应的也会将第一内电极划分为两部分，该两部分则分别与该第一内电极对应的第一外电极都进行电连接。

可选的，如图3所示，每个第一弹性振动梁103均包括第一框架梁105以及分别连接于第一框架梁105相对两端的第一直梁106和支撑梁107，以便于第一框架梁105可以分别通过支撑梁107与主波动圆环101连接、通过第一直梁106的另一端部键合于基底300，在主波动圆环101振动时，可以通过第一直梁106、支撑梁107和第一框架梁105的形变满足主波动圆环101的运动需求。

可选的，如图3所示，支撑梁107包括冗余子陀螺结构108以及分别连接于冗余子陀螺结构108相对两端的第二直梁109和第三直梁110，冗余子陀螺结构108分别通过第二直梁109和第一框架梁105连接、通过第三直梁110和主波动圆环101连接，多个第一弹性振动梁103的冗余子陀螺结构108以主锚点结构102为中心旋转对称，换言之，多个冗余子陀螺结构108呈圆环形(主锚点结构102可以是该圆环的中心处)分布于基底300表面，多个冗余子陀螺结构108一一对应的嵌设于多个第一内电极中。作为与之配合的：多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺还包括设置于基底300的多个第二电极组，多个第二电极组与多个冗余子陀螺结构108数量相等且一一对应，即一个冗余子陀螺结构108内设置有一个第二电极组，由此，多个第二电极组也跟随多个冗余子陀螺结构108呈圆环形分布，此外，每个第一外电极均位于冗余子陀螺结构108的外侧，由此，便可以使得位于同一冗余子陀螺结构108内外两侧的第一外电极和第二电极组形成对应关系，对应的第一外电极和第二电极组可以通过基底300表面的金属线进行电连接，使得第一外电极和第二电极组可以分别配合对应的冗余子陀螺结构108形成第二电容器。基于第一电容器和第二电容器的配合能够进一步的提高波动陀螺仪的检测精度。

在实际工作时，当主波动圆环101处于驱动模态的振动过程时，由于其通过第三直梁110与多个冗余子陀螺结构108直接连接，因此，多个冗余子陀螺结构108能够通过形变满足主波动圆环101的运动需要，换言之，主波动圆环101处于驱动模态的振动过程中能够与多个冗余子陀螺结构108的驱动模态同步，因此，多个冗余子陀螺结构108不需要额外驱动(也可以在自身驱动电容的基础上进行驱动信息叠加，使多个冗余子陀螺结构108驱动更为稳定)，同时，也通过多个冗余子陀螺结构108加主波动圆环101形成了多加一的陀螺结构，从而能够实现信息冗余，当其中部分陀螺结构失效时，依然能够继续完成传感任务，有效提升了多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺的环境适用性和可靠性。当波动陀螺仪有角速度输入时，其处于激发状态，这时，多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺工作在谐振频率时，多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺的主波动圆环101和多个冗余子陀螺结构108将发生一定角度的运动，进而引发第一电容器和第二电容器的电容变化，从而测得多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺的角速度。

在一些实施方式中，环形谐振子100包括8个第一弹性振动梁103和8个第二弹性振动梁104，相邻两个第一弹性振动梁103或相邻两个第二弹性振动梁104之间的夹角为45度，如图3所示，一个第一弹性振动梁103和一个第二弹性振动梁104可以均位于同一直线上从而对应成一组连接梁，结合图3和图4所示，相邻两组连接梁之间的角度差45度，换言之，以其中一组连接梁作为0度方向，剩余连接梁依次沿顺时针或逆时针方向分布于45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度方向，对应的，第一内电极E1和第一外电极M1均位于0度方向，第一内电极E2和第一外电极M2均位于45度方向，第一内电极E3和第一外电极M3均位于90度方向，第一内电极E4和第一外电极M4均位于135度方向，第一内电极E5和第一外电极M5均位于180度方向，第一内电极E6和第一外电极M6均位于225度方向，第一内电极E7和第一外电极M7均位于270度方向，第一内电极E8和第一外电极M8均位于315度方向。如此，在8个冗余子陀螺结构108分别以主锚点结构102为中心呈圆环分布且主波动圆环101在静电力作用下沿0度、90度、180度和270度做四波腹波动振动时，同样可以使得位于0度、90度、180度和270度上的冗余子陀螺结构108做四波腹波动振动，实现主波动圆环101和4个冗余子陀螺结构108的驱动模态完全同步。当有角速度输入时，主波动圆环101的检测模态为45度、135度、225度和315度方向，且检测模态采用检测闭环的方式保证位移为0，分布在45度、135度、225度和315度四个方向的冗余子陀螺结构108主要用于产生刚度，与分布在0度、90度、180度和270度四个方向的冗余陀螺匹配，保证多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺处在旋转对称状态以至于主波动圆环101的驱动模态和检测模态的谐振频率相等，提升主波动圆环101的机械灵敏度。此外，本申请中的位于0度、90度、180度和270度上的冗余子陀螺结构108和主波动圆环101均采用检测闭环的工作方式，使得检测模态方向上没有位移，大大提高了陀螺阵列的线性度和可靠性。

在一些实施方式中，请参照图1至图4所示，第一电极组200的数量为8组，其中，两组第一电极组200可以作为驱动组，两组第一电极组200可以作为驱动检测组，两组第一电极组200可以作为检测组，两组第一电极组200可以作为检测反馈组；驱动组、检测反馈组、驱动检测组和检测组呈交替排布，且两两之间的夹角均相等。

在实际工作时，驱动组的两组第一电极组200置于主波动圆环101的0度和180度的方位上，驱动检测组的两组第一电极组200置于主波动圆环101的90度和270度的方位上，检测组的两组第一电极组200置于主波动圆环101的45度和225度的方位上，检测反馈组的两组第一电极组200置于主波动圆环101的135度和315度的方位上。当对多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺进行供电且没有角速度输入时，多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺会在驱动组施加的交流信号的作用下给主波动圆环101施加驱动力，使得主波动圆环101呈现椭圆(长轴沿0度和180度方向)、圆、椭圆(长轴沿90度和270度方向)三种形式的振动。驱动检测组与驱动组可以形成闭环使主波动圆环101稳定的振动(不至于振动幅度时大时小)。当有角速度输入时，由于柯氏效应，多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺的振动状态会变成椭圆(长轴沿45°方向)，此时检测组和检测反馈组会检测出输入的角速度。

可选的，如图5所示，每个冗余子陀螺结构108均包括冗余波动圆环1081、位于冗余波动圆环1081中心的冗余锚点结构1082以及连接于冗余波动圆环1081和冗余锚点结构1082之间的多个冗余弹性振动梁1083，冗余锚点结构1082键合于基底300，进一步加强环形谐振子100的键合强度，且冗余波动圆环1081的相对两端分别与第二直梁109和第三直梁110连接。例如图5所示，冗余波动圆环1081和多个冗余弹性振动梁1083均以嵌入的方式设置于第一外电极和第二电极组中，在需要冗余子陀螺结构108的冗余波动圆环1081在0度、90度、180度和270度做四波腹波动振动时，冗余弹性振动梁1083通过自身形变满足冗余波动圆环1081的运动需求。

每个第二电极组均包括通过基底300上的金属线与对应的第一外电极连接的多个第二内电极210，第一外电极位于对应的冗余波动圆环1081的外侧，多个第二内电极210均位于对应的冗余波动圆环1081的内侧，以与对应的冗余子陀螺结构108配合形成第二电容器。

如图4所示，在基底300上设置多个第二电极组，第二电极组的数量与冗余子陀螺结构108的数量相等，第二电极组包括多个第二内电极210，与冗余子陀螺结构108对应的第二电极组所包括的多个第二内电极210均位于该冗余子陀螺结构108的冗余波动圆环1081的内侧，而与该冗余子陀螺结构108对应的第一外电极则位于冗余波动圆环1081的外侧，并且，针对该冗余子陀螺结构108来讲，位于内侧的多个第二内电极210与位于外侧的第一外电极通过设置于基底300上的金属线电连接，如此，第一外电极可以与其所对应的冗余子陀螺结构108的冗余波动圆环1081配合形成第二电容器，多个第二内电极210也可以与其所对应的冗余子陀螺结构108配合形成第二电容器。换言之，针对一个冗余子陀螺结构108来讲，当位于该冗余子陀螺结构108内侧的第二内电极210的数量为N时，第二电容器的数量则为N+1。例如图5和图6所示，以第一外电极M3内对应嵌入的冗余子陀螺结构108为例：如图5所示的该冗余子陀螺结构108嵌入到图6所示的第一外电极M3中，其中，如图6所示，与该冗余子陀螺结构108对应的第二电极组包括8个第二内电极210，分别为第二内电极F1、第二内电极F2、第二内电极F3、第二内电极F4、第二内电极F5、第二内电极F6、第二内电极F7和第二内电极F8。第二内电极F1至第二内电极F8分别与冗余子陀螺结构108配合形成8个第二电容器，同理，第一外电极M3与该冗余子陀螺结构108配合形成1个第二电容器。应当理解的是，冗余弹性振动梁1083和冗余波动圆环1081分别与其所对应嵌入的电极之间也分别具有间隙，便于通过空气作为介质，形成对应的电容器。

可选的，如图5所示，每个冗余弹性振动梁1083均包括第二框架梁1084以及分别连接于第二框架梁1084相对两端的第四直梁1085和第五直梁1086，使得第二框架梁1084分别通过第四直梁1085与冗余波动圆环1081连接、通过第五直梁1086与冗余锚点结构1082连接，如此，在需要冗余子陀螺结构108的冗余波动圆环1081在0度、90度、180度和270度做四波腹波动振动时，第四直梁1085、第五直梁1086和第二框架梁1084可以通过自身形变满足冗余波动圆环1081的运动需求。

可选的，如图3所示，每个第二弹性振动梁104均包括第三框架梁111以及分别连接于第三框架梁111相对两端的第六直梁112和第七直梁113，使得第三框架梁111分别通过第六直梁112与主波动圆环101连接、通过第七直梁113与主锚点结构102连接，如此，在需要主波动圆环101在0度、90度、180度和270度做四波腹波动振动时，第六直梁112、第七直梁113和第三框架梁111可以通过自身形变满足主波动圆环101的运动需求。

应当理解的是，本申请中的第一框架梁105、第二框架梁1084和第三框架梁111的形状为封闭的多边形，例如可以为菱形、六边形或者八边形等。主波动圆环101、第一弹性振动梁103(除副锚点外的部分)、冗余波动圆环1081、冗余弹性振动梁1083、第二弹性振动梁104分别与基底300表面具有一定间隙。

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 (8)

1.一种多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，其特征在于，包括：基底、多个第一电极组和环形谐振子，所述环形谐振子包括键合于所述基底的主锚点结构、以所述主锚点结构为中心的主波动圆环、位于所述主波动圆环外侧的多个第一弹性振动梁和位于所述主波动圆环内侧的多个第二弹性振动梁，所述主锚点结构通过多个所述第二弹性振动梁与所述主波动圆环连接，多个所述第一弹性振动梁的一端连接于所述主波动圆环，多个所述第一弹性振动梁的另一端键合于所述基底，每个所述第一电极组均包括设置于所述基底且通过所述基底上的金属线相互连接的第一内电极和第一外电极，所述第一内电极位于所述主波动圆环内侧，所述第一外电极位于所述主波动圆环的外侧，以使所述第一外电极和第一内电极分别与所述主波动圆环配合形成第一电容器；

每个所述第一弹性振动梁均包括第一框架梁以及分别连接于所述第一框架梁相对两端的第一直梁和支撑梁，以使所述第一框架梁分别通过所述支撑梁与所述主波动圆环连接、通过所述第一直梁的另一端部键合于所述基底；

所述支撑梁包括冗余子陀螺结构以及分别连接于所述冗余子陀螺结构相对两端的第二直梁和第三直梁，所述冗余子陀螺结构分别通过所述第二直梁和所述第一框架梁连接、通过所述第三直梁和所述主波动圆环连接，多个所述第一弹性振动梁的冗余子陀螺结构以所述主锚点结构为中心旋转对称，所述多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺还包括设置于所述基底且与多个冗余子陀螺结构一一对应的多个第二电极组，每个所述第二电极组和每个所述第一外电极分别用于配合对应的所述冗余子陀螺结构形成第二电容器。

2.如权利要求1所述的多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，其特征在于，多个所述第二弹性振动梁以所述主锚点结构为中心呈放射状分布。

3.如权利要求1所述的多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，其特征在于，多个所述第一弹性振动梁分别一一对应的嵌设于多个所述第一外电极中，多个所述第二弹性振动梁分别一一对应的嵌设于多个所述第一内电极中，且所述第一外电极与对应的所述第一弹性振动梁、所述第一内电极与对应的所述第二弹性振动梁之间均具有间隙。

4.如权利要求1所述的多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，其特征在于，所述环形谐振子包括8个所述冗余子陀螺结构，相邻两个所述冗余子陀螺结构分别与所述主锚点结构连线的夹角为45度。

5.如权利要求1所述的多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，其特征在于，每个所述冗余子陀螺结构均包括冗余波动圆环、位于所述冗余波动圆环中心的冗余锚点结构以及连接于所述冗余波动圆环和所述冗余锚点结构之间的多个冗余弹性振动梁，所述冗余锚点结构键合于所述基底，且所述冗余波动圆环的相对两端分别与所述第二直梁和所述第三直梁连接；每个所述第二电极组均包括通过所述基底上的金属线与对应的所述第一外电极连接的多个第二内电极，所述第一外电极位于对应的所述冗余波动圆环的外侧，多个所述第二内电极均位于对应的所述冗余波动圆环的内侧，以与对应的所述冗余子陀螺结构配合形成第二电容器。

6.如权利要求5所述的多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，其特征在于，每个所述冗余弹性振动梁均包括第二框架梁以及分别连接于所述第二框架梁相对两端的第四直梁和第五直梁以使所述第二框架梁分别通过所述第四直梁与所述冗余波动圆环连接、通过所述第五直梁与所述冗余锚点结构连接。

7.如权利要求1所述的多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，其特征在于，每个所述第二弹性振动梁均包括第三框架梁以及分别连接于所述第三框架梁相对两端的第六直梁和第七直梁，以使所述第三框架梁分别通过所述第六直梁与所述主波动圆环连接、通过所述第七直梁与所述主锚点结构连接。

8.如权利要求2所述的多锚点高强度多波动环形结构集成陀螺，其特征在于，所述环形谐振子包括8个所述第二弹性振动梁，相邻两个所述第二弹性振动梁之间的夹角为45度。

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