CN117268360A - 一种补偿单晶硅方向刚度误差的高品质因子环形陀螺仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，由各向异性单晶硅制造，包括支撑结构、振动结构和连接结构，振动结构包括第一弯曲结构、第二弯曲结构和第三弯曲结构；第一弯曲结构包括以第一间隔布置的实心圆环；所述第二弯曲结构包括以第二间隔布置的实心圆环；所述第三弯曲结构包括以第三间隔布置的实心圆环；所述连接结构为弹性，包括第一连接结构和第二连接结构。与现有技术相比，本发明具有通过在谐振环之间配置不同数量的连接结构改变谐振环在两种振动模态主轴上的有效刚度，实现了刚度失配补偿；通过对挠性连接结构数量及长度的改变减少了热弹性阻尼，提高了器件的品质因子；适用范围广等优点。
Description
技术领域
本发明涉及传感器领域，尤其是涉及实现单晶硅方向刚度误差补偿的环形陀螺仪和操作方法。
背景技术
MEMS振动陀螺仪是用于检测旋转、测量角速度的装置，环形陀螺仪是MEMS振动陀螺仪的一种，通常使用嵌套式谐振环作为陀螺谐振器，嵌套式谐振环通过挠性结构进行连接。环形陀螺仪以酒杯模态为激励与检测模态，其中酒杯模态在不改变其面内宽度或厚度的情况下变形，并基于两个自由度之间的质量-弹簧-阻尼耦合系统在科里奥利力影响下产生的能量转化，通过正交频率调制的控制方法将采集的频率信号变化转化为角速度信号输出。正交调频陀螺仪需要一个在两个酒杯振动模态下具有相同特征频率的简并谐振器，但当材料或加工引入的频率失配，两个酒杯模态由于不对称性产生检测误差。
在MEMS器件制造中常用的(100)单晶硅晶圆由于各向异性导致环形陀螺谐振器的两种振动模态存在刚度失配，并引起频率失配影响测量精度；同时，结构参数的不当设计会导致的器件的热衰减频率与振动特征频率相近，造成较低的品质因子。
经过检索，申请公布号CN111504294A公开了伪扩展模式MEMS环陀螺仪，具体公开了：包括振动环结构；至少一对驱动电极，被配置为向所述振动环结构静电地施加电压，从而以扩展模式激发所述振动环结构，其中所述至少一对驱动电极包括位于所述振动环结构相对侧的第一驱动电极和第二驱动电极；第一支撑结构；被配置为悬挂所述振动环结构，所述第一支撑结构位于所述振动环结构的内侧上。
但是，该现有技术无法解决单晶硅材料由于各向异性导致的刚度失配问题，陀螺仪的品质因子较低；因此，一种可以解决刚度失配问题且品质因子较高的陀螺仪为需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，由各向异性单晶硅制造，其特征在于，该陀螺仪包括支撑结构、振动结构和连接振动结构的连接结构，所述振动结构从外到内依次包括第一弯曲结构、第二弯曲结构和第三弯曲结构；所述第一弯曲结构包括以第一间隔布置的实心圆环；所述第二弯曲结构包括以第二间隔布置的实心圆环；所述第三弯曲结构包括以第三间隔布置的实心圆环；所述连接结构为弹性，包括第一连接结构和第二连接结构。
作为优选的技术方案，所述的支撑结构用于悬挂振动结构，包括内部锚，所述内部锚位于第三弯曲结构内侧。或所述的支撑结构还包括外部锚和支撑弯曲结构用于悬挂振动结构，所述外部锚和支撑弯曲结构安装在驱动电极和感测电极外侧。
作为优选的技术方案，所述的实心圆环宽度相同，半径不同。
作为优选的技术方案，所述的第一间隔等于或大于第三间隔，所述第三间隔小于第二间隔。
作为优选的技术方案，所述的第一弯曲结构包括至少两个实心圆环，所述第三弯曲结构包括至少两个实心圆环，所述第二弯曲结构包括两个实心圆环。
作为优选的技术方案，所述的第一连接结构从0°开始，以90°的间隔圆周均布，连接第三弯曲结构和支撑结构、第三弯曲结构的实心圆环和第一弯曲结构的实心圆环；过所述实心圆环圆心作水平线，实心圆环中心右侧水平线位置为0°。
作为优选的技术方案，所述的第二连接结构从22.5°开始，以45°的间隔圆周均布，连接第二弯曲结构的实心圆环；过所述实心圆环圆心作水平线，实心圆环中心右侧水平线位置为0°。
作为优选的技术方案，该陀螺仪还包括至少一对驱动电极和一对感测电极，安装在第一弯曲结构外侧；该陀螺仪还包括一个位于内部锚或外部锚的锚电极。
作为优选的技术方案，对所述的锚电极或施加直流偏置电压，同时对所述的驱动电极施加交流电压，以酒杯模态激发振动结构；所述感测电极感应测试振动结构的酒杯模态。
作为优选的技术方案，该陀螺仪的频率和阻尼随着连接结构刚度的变化而变化，且通过减少所述的第一连接结构的数量并通过改变所述的第一连接结构和所述的第二连接结构的长度使陀螺仪具有高品质因子。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明通过在谐振环之间配置不同数量的连接结构改变谐振环在两种振动模态主轴上的有效刚度，最终实现刚度失配补偿；
2)本发明通过对挠性连接结构数量及长度的改变减少了热弹性阻尼，使器件的品质因子较传统结构提高了一个数量级；
3)本发明适用于所有采用各向异性单晶硅制造的环形陀螺仪，适用范围广。
附图说明
图1为本发明一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪一种实施方式示意图；
图2为本发明一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪一种实施方式局部放大图；
图3为本发明振动结构示意图；
图4为本发明感测电极和驱动电极布置位置示意图；
图5为本发明布置有电极的振动结构示意图；
图6为本发明一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪以<110>方向为主轴的振动模态；
图7为本发明一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪以<100>方向为主轴的振动模态；
图8为本发明第一弯曲结构中两个实心圆环连接的示意图；
图9为本发明第一弯曲结构中多个实心圆环连接的示意图；
图10为本发明第二弯曲结构中两个实心圆环连接的示意图；
图11为本发明第二弯曲结构中多个实心圆环连接的示意图；
图12为本发明两种振动模态的特征频率随第一间隔的变化曲线图和器件结构简图；
图13为本发明两种振动模态的特征频率随第二间隔的变化曲线图和器件结构简图；
图14为本发明工作过程中的温度梯度图；
图15为本发明第二弯曲结构在一种实施方式下的温度梯度图；
图1中标号所示：
1、支撑结构，11、内部锚，12、外部锚，2、振动结构，3、连接结构；
图2中标号所示：
13、支撑弯曲结构，130、第四间隔，200、实心圆环，210、第一间隔，220、第二间隔，230、第三间隔，31、第一连接结构，32、第二连接结构；
图4中标号所示：
41、驱动电极，42、感测电极；
图5中标号所示：
21、第一弯曲结构，22、第二弯曲结构，23、第三弯曲结构，4、电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，使用各向异性单晶硅制造，如(100)单晶硅晶圆，具有低锚定损耗及高度对称性，可以作为高精度MEMS陀螺仪广泛使用，本环形陀螺仪包括支撑结构1、振动结构2、连接结构3和电极4。
(100)单晶硅晶圆((100)silicon wafer)为硅晶圆的一种，主要晶体方向为<100>单晶硅(<100>orientation anisotropic silicon)。
支撑结构1用于支撑振动结构2，包括内部锚11、外部锚12和支撑弯曲结构13，内部锚11位于振动结构2的第三弯曲结构23内侧，整体形状为圆形，通过连接结构3和第三弯曲结构23相连；支撑弯曲结构13为实心圆环200通过连接结构3相连的结构，内侧与电极4相连，外侧与外部锚12结构相连；外部锚12为圆环结构，其上圆周均布有向外的凸起。
振动结构2为主体结构，从外到内依次布置有第一弯曲结构21、第二弯曲结构22和第三弯曲结构23；第一弯曲结构21包括以第一间隔210布置的至少两个实心圆环200，第二弯曲结构22包括以第二间隔220布置的两个实心圆环200，第三弯曲结构23包括以第三间隔230布置的至少两个实心圆环200；各实心圆环200之间通过连接结构3相连，所有的实心圆环200均为同心圆环，其宽度相同，半径不同；第一间隔210大于或等于第三间隔230，第三间隔230小于第二间隔220。振动结构2整体最内侧的边缘称为闭合轮廓内边缘，最外侧的边缘称为闭合轮廓外边缘。
连接结构3为弹性，可选用矩形实心梁，包括第一连接结构31和第二连接结构32，第一连接结构31从0°开始，以90°的间隔圆周均布，连接第三弯曲结构23和支撑结构1、第三弯曲结构23的实心圆环200和第一弯曲结构21的实心圆环200，定义支撑结构1与第三弯曲结构23之间的或第一弯曲结构21相邻的两个实心圆环200之间的或相邻两个第三弯曲结构23相邻的两个实心圆环200之间的所有第一连接结构31为一组连接结构3，每相邻两组连接结构3之间具有45°的角度差；第二连接结构32从22.5°开始，以45°的间隔圆周均布，连接第二弯曲结构22的实心圆环200。
电极4包括至少一对驱动电极41和一对感测电极42，安装在第一弯曲结构21外侧。至少一对驱动电极和至少一对感测电极可以位于所述振动结构的相对侧，而无需直接连接所述振动结构。换句话说，可以将驱动电极和感测电极放置成使得在电极与振动结构之间存在间隙以提供静电操作。
可通过改变挠性结构的数量、尺寸、连接位置、第一间隔210、第二间隔220或第一弯曲部分中同心圆环的数量实现刚度误差的补偿。
通过至少一对驱动电极41来以二阶酒杯模态静电地激发振动结构2，在以二阶酒杯模态激发振动结构2时，振动结构2的闭合轮廓内边缘和闭合轮廓外边缘以基本相等的振幅来运动；至少一对感测电极42静电地感测由振动结构2产生的一个或多个信号。该陀螺仪酒杯模态的频率和阻尼随着连接结构3刚度的变化而变化。在一些实施方式中，至少一对驱动电极41中的一个驱动电极41电连接到至少一对驱动电极41中的另一驱动电极41；类似地，至少一对感测电极42中的一个感测电极42电连接到至少一对感测电极42中的另一感测电极42。
上述酒杯模态是一种环形谐振器驻点为2的振动模态，酒杯模态也称酒杯模式。
在非限制性实施方案中，振动结构2包括以酒杯模态被激励的实心环检测质量块。电极4(例如，驱动电极41和感测电极42)可以被定位成以酒杯模态驱动实心环并且仅感测实心环的酒杯模态。
在非限制性实施方案中，振动结构2可以包括由一个或多个第一弯曲结构21和一个或多个第二弯曲结构22结合而成的整体结构，其中对于两种结构的结合方法有以下三点注意：1)允许第一弯曲结构21连续结合；2)允许第一弯曲结构21与第二弯曲结构22连续结合；3)不允许第二弯曲结构22连续结合。
在非限制性实施方案中，可通过调节两种弯曲结构的结合方式及几何参数达到降低频率失配的目的。
在非限制性实施方案中，可通过一个或多个支撑结构1悬挂所述振动结构2，支撑结构1可以位于振动结构2的内侧或外侧。
如图5所示，为本发明的环形陀螺仪的示例布局方案，其示出了支撑结构1和振动结构2。在该实施方案中，支撑结构1包括内部锚11，振动结构2包括以二阶酒杯模态被激励的第一弯曲结构21、第三弯曲结构23和第二弯曲结构22。如图8和图9所示，第一弯曲结构21或第三弯曲结构23为通过连接结构3连续连接实心圆环200构成的；如图10和图11所示，S2为通过连接结构3连续连接实心圆环200构成的；第一弯曲结构21的连接挠性结构配置从0°开始，每90°间隔连接相邻两个同心圆环，每相邻两组第一弯曲结构21之间的连接具有45°角度差；第二弯曲结构22的连接结构3配置从22.5°开始，每45°间隔连接相邻两个同心圆环；第三弯曲结构23的连接结构3配置从0°开始，每90°间隔连接相邻两个同心圆环(锚)，每相邻两组第三弯曲结构23之间的连接具有45°角度差。
表1中给出了图3所示实施方案的各种几何参数及代号。
表1
为便于说明，表1中参数名称后的括号中为该参数名称的简称，另将第一弯曲结构21称为S1，第二弯曲结构22称为S2，第三弯曲结构23称为S3，定义<100>方向为驱动模态方向，<110>方向为感测模态方向。
如图5所示，电极4包括驱动电极41和感测电极42，驱动电极41和感测电极42被设定成以酒杯模态驱动和感应振动结构2；电极4被配置为通过静电驱动和静电感应振动结构2的酒杯模态。
在非限制性实施方案中，电极4位于振动结构2外侧。如图4所示，为驱动电极41和感测电极42的示例布置。电极41可以包括位于振动结构2的至少一个驱动电极41和位于振动结构2的至少一个感测电极42。驱动电极41和感测电极42均与电路相连，电路可以实现施加驱动信号以及检测感应信号。单个驱动电极41可以被配置为将电压静电地施加到振动结构2，激发其酒杯振动模态。感测电极42可以被配置为感测振动结构2的酒杯模态，并且输出可以用于测量角速度的信号。
在非限制性实施方案中，如图1所示，环形陀螺仪可以包括一个或多个支撑结构1，其被配置为经由一个或多个锚相对于衬底(未示出)悬挂振动结构2。图中A表示内部锚和外部锚。
在非限制性实施方案中，一个或多个支撑结构1可以位于振动结构2的外侧；在非限制性实施方案中，一个或多个锚包括位于内侧的内部锚11；在另一非限制性实施方案中，一个或多个锚包括位于外侧的外部锚12；在又一个非限制性实施方案中，一个或多个锚包括内部锚11和外部锚12。
如图2所示，振动结构2的同心环被布置成在第一弯曲部分之间具有第一间隔210。在一些实施方案中，一个或多个支撑结构1的支撑弯曲结构13中包括以第四间隔130布置的多个实心圆环200。在非限制性实施方案中，与支撑结构1相关联的第四间隔130大于与振动结构2相关联的第一间隔210。在非限制性实施方案中，第四间隔130可以比第一间隔210大3倍至10倍，或者比第一间隔210大5倍。较大的间隔为振动结构2提供了柔性的悬挂结构，同时支撑结构1确保振动能集中在环内部且远离外部锚12，从而将振动运动与基底分离，并由于锚固损耗而改善品质因子。在同时提供内部锚11和外部锚12的实施方案中，锚使对外部振动敏感的平移模式变硬，从而降低了对冲击的敏感性。
如图6和图7所示，波腹为振幅最大处，波节为振幅最小处。
在本发明的S1结构(或S3结构)中，最外圈同心圆环与次外圈同心圆环之间的连接结构3的配置方式决定了S1结构(或S3结构)的补偿刚度。为了更清晰地说明该补偿原理，这里采用各向同性的多晶硅进行说明：
最外圈同心圆环与次外圈同心圆环之间的连接结构3被配置为从45°开始，每90°间隔连接(即连接结构3位于<110>方向上)，该结构可使<110>感测模态的特征频率小于<100>驱动模态的特征频率。其原因为：对<100>驱动模态而言，波节位于沿<110>主轴方向，波腹位于沿<100>主轴方向。波节处的连接结构限制了相邻的同心圆环发生振动，导致外侧圆环的波腹处产生约90°的形变，展现出较大的有效刚度特性；而对<110>感测模态，位于波腹处的连接结构不能有效地影响圆环振动，因此外侧圆环依然受酒杯模态影响发生大幅振动，产生约180°形变，展现出较小的有效刚度特性。结论：最外圈同心圆环与次外圈同心圆环之间的连接结构3的配置方向与模态振动主轴为同一方向时，该结构可以减小此模态振动主轴方向的有效刚度。因此，对于(100)单晶硅晶圆而言(<110>方向的刚度大于<100>方向的刚度)，该结构通过引入两种振动模态下的非对称性补偿了材料的各向异性引起的刚度失配。
该结构下同心圆环受限于较多的连接结构3而发生扭转，这种机械结构的限制增加了整体结构的刚度，而且这种限制效应对<100>驱动模态产生了更大的影响。换而言之，同心圆环中由于<100>晶向的单晶硅引入的刚度失配因为过多的强机械耦合被过度补偿，使得<110>感测模态的特征频率小于<100>驱动模态的特征频率，因此通过减弱同心圆环之间的机械耦合可以实现频率匹配。
在本发明实施方案中，第一弯曲结构21(或第三弯曲结构23)拥有更少的连接结构3，可以有效地减弱第二弯曲结构22中的机械耦合。
相比制备工艺复杂，成本较高的各向同性硅材料，如<111>晶向单晶硅或是多晶硅，本发明使用了各向异性单晶硅(100)单晶硅晶圆进行制造，降低了工业生产对设备器件的要求，同时降低了成本。
如图12所示，在非限制性实施方案中，可以通过调节g1来达到频率匹配：
(1)当g1和g3相同时(g1＝3μm)，此时谐振器结构与非限制性方案一中(4)情况相同，谐振器达到第一个频率匹配点。
(2)当g1逐渐增大时(3μm＜g1＜13μm)，S2结构的内环与外环在两种模态下的振动都有所减弱，但在<100>驱动模态下的减弱幅度更大，造成<100>驱动模态的频率衰减幅度更大。
(3)当g1继续增大时(g1＝13μm)，S1结构降低<110>方向有效刚度的作用更显著，同时S2结构的振动在两种模态下进一步减弱，使谐振器达到第二个频率匹配点。
(4)当g1进一步增大时(g1＞13μm)，S2结构在两种模态下不再振动，S1结构降低<110>方向有效刚度使<110>感测模态的特征频率小于<100>驱动模态的特征频率。
如图13所示，在非限制性实施方案中，可以通过调节g2来达到频率匹配：
(1)当g2和g1、g3相同时(g2＝3μm)，S2结构的外环和内环在两种模态下同时振动，此时谐振器的特征频率受材料杨氏模量决定，对(100)单晶硅晶圆而言，<110>感测模态频率大于<100>驱动模态频率。该情况下，本发明的结构降低了<110>方向的有效刚度，但不足以完全补偿材料性质的影响。
(2)当g2逐渐增大时(3μm＜g2≤16μm)，S2结构的内环在<100>驱动模态下的振动减弱，本发明的结构完全补偿了材料性质引入的刚度失配，使谐振器达到第一个频率匹配点。
(3)当g2继续增大时(16μm＜g2＜39μm)，S2结构的内环在<100>驱动模态下的振动继续减弱，本发明的结构过度补偿了材料性质引入的刚度失配，使<110>感测模态的特征频率小于<100>驱动模态的特征频率。
(4)当g2进一步增大时(g2＝39μm)，S2结构的内环在<100>驱动模态下几乎停止振动，造成<100>驱动模态的频率衰减，使谐振器达到第二个频率匹配点。
应当理解，尽管图3示出了具有176ppm频率失配的陀螺仪设计，但是通过调整g1和g2可以获得更低的频率失配(如g1＝10μm，g2＝29μm时，频率失配接近0。图6和图7示出了在有限元分析模拟运行中以二阶酒杯模态振动的陀螺仪结构。
本文描述了一种新型结构的环形陀螺仪，为了突出该结构较传统结构的优势，表2中给出了使用(100)单晶硅晶圆制造的各种结构在同器件尺寸下的比较。
表2
| 参数/结构 | S1/S3结构(图9) | S2结构(图11) | 本发明(图13) |
| <110>特征频率(Hz) | 58048 | 241192 | 52760 |
| <100>特征频率(Hz) | 55583 | 254226 | 52770 |
| 频率失配(ppm) | -42682 | 52618 | 176 |
| 品质因子 | 1187691 | 172984 | 1395759 |
| 角增益 | 0.3731 | 0.3679 | 0.3709 |
另一方面，如图14和图15所示，本发明通过减少连接结构3的挠性元件数量及改变第二间隔220大小，使器件在发生应变时产生的热量交换主要集中在挠性元件与同心圆环的连接点处，大幅降低了机械能-热能交换损耗和热弹性阻尼，表现为品质因子得到了极大的提升。
QTED表示与热弹性阻尼相关的品质因子，W表示一个振动周期内器件储存的最大弹性振动能，ΔQ表示一个振动周期内产生的热能损耗。
盘形结构为谐振器提供了许多径向振动模式，其中相互正交的模式的振型由sin(nθ)和cos(nθ)描述，本申请选用的二阶(n＝2)简并酒杯模态振动的陀螺仪具有低频率失配和高品质因子的优点。此外，本发明采用的各向异性单晶硅相较于其他种类的硅材料有着低成本，低工艺复杂度的优点。
本申请中定义陀螺仪的驱动模式为以<100>和<010>径向作为主轴进行振动，感测模式为以<110>和径向作为主轴进行振动，并通过几何结构改进的方法补偿了材料的刚度差异，降低了频率失配，提高了品质因子。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，由各向异性单晶硅制造，其特征在于，该陀螺仪包括支撑结构(1)、振动结构(2)和连接振动结构(2)的连接结构(3)，所述振动结构(2)从外到内依次包括第一弯曲结构(21)、第二弯曲结构(22)和第三弯曲结构(23)；所述第一弯曲结构(21)包括以第一间隔(210)布置的实心圆环(200)；所述第二弯曲结构(22)包括以第二间隔(220)布置的实心圆环(200)；所述第三弯曲结构(23)包括以第三间隔(230)布置的实心圆环(200)；所述连接结构(3)为弹性，包括第一连接结构(31)和第二连接结构(32)。
2.根据权利要求1所述的一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，其特征在于，所述的支撑结构(1)用于悬挂振动结构(2)，包括内部锚(11)，所述内部锚(11)位于第三弯曲结构(23)内侧。或所述的支撑结构(1)还包括外部锚(12)和支撑弯曲结构(13)用于悬挂振动结构(2)，所述外部锚(12)和支撑弯曲结构(13)安装在驱动电极(41)和感测电极(42)外侧。
3.根据权利要求1所述的一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，其特征在于，所述的实心圆环(200)宽度相同，半径不同。
4.根据权利要求1所述的一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，其特征在于，所述的第一间隔(210)等于或大于第三间隔(230)，所述第三间隔(230)小于第二间隔(220)。
5.根据权利要求1所述的一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，其特征在于，所述的第一弯曲结构(21)包括至少两个实心圆环(200)，所述第三弯曲结构(23)包括至少两个实心圆环(200)，所述第二弯曲结构(22)包括两个实心圆环(200)。
6.根据权利要求1所述的一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，其特征在于，所述的第一连接结构(31)从0°开始，以90°的间隔圆周均布，连接第三弯曲结构(23)和支撑结构(1)、第三弯曲结构(23)的实心圆环(200)和第一弯曲结构(21)的实心圆环(200)；过所述实心圆环圆心作水平线，实心圆环中心右侧水平线位置为0°。
7.根据权利要求1所述的一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，其特征在于，所述的第二连接结构(32)从22.5°开始，以45°的间隔圆周均布，连接第二弯曲结构(22)的实心圆环(200)；过所述实心圆环圆心作水平线，实心圆环中心右侧水平线位置为0°。
8.根据权利要求1所述的一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，其特征在于，该陀螺仪还包括至少一对驱动电极(41)和一对感测电极(42)，安装在第一弯曲结构(21)外侧；该陀螺仪还包括一个位于内部锚(11)或外部锚(12)的锚电极。
9.根据权利要求8所述的一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，其特征在于，对所述的锚电极(11)或(12)施加直流偏置电压，同时对所述的驱动电极(41)施加交流电压，以酒杯模态激发振动结构(2)；所述感测电极(42)感应测试振动结构(2)的酒杯模态。
10.根据权利要求1所述的一种实现单晶硅方向刚度误差补偿的高品质因子环形陀螺仪，其特征在于，该陀螺仪的频率和阻尼随着连接结构(3)刚度的变化而变化，且通过减少所述的第一连接结构(31)的数量并通过改变所述的第一连接结构(31)和所述的第二连接结构(22)的长度使陀螺仪具有高品质因子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311284384.XA CN117268360A (zh) | 2023-09-30 | 2023-09-30 | 一种补偿单晶硅方向刚度误差的高品质因子环形陀螺仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311284384.XA CN117268360A (zh) | 2023-09-30 | 2023-09-30 | 一种补偿单晶硅方向刚度误差的高品质因子环形陀螺仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117268360A true CN117268360A (zh) | 2023-12-22 |
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ID=89210209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311284384.XA Pending CN117268360A (zh) | 2023-09-30 | 2023-09-30 | 一种补偿单晶硅方向刚度误差的高品质因子环形陀螺仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117268360A (zh) |
-
2023
- 2023-09-30 CN CN202311284384.XA patent/CN117268360A/zh active Pending
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