FI116544B - Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi - Google Patents

Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi Download PDF

Info

Publication number
FI116544B
FI116544B FI20041709A FI20041709A FI116544B FI 116544 B FI116544 B FI 116544B FI 20041709 A FI20041709 A FI 20041709A FI 20041709 A FI20041709 A FI 20041709A FI 116544 B FI116544 B FI 116544B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
angular velocity
mass
motion
detection
springs
Prior art date
Application number
FI20041709A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20041709A0 (fi
Inventor
Anssi Blomqvist
Original Assignee
Vti Technologies Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vti Technologies Oy filed Critical Vti Technologies Oy
Priority to FI20041709A priority Critical patent/FI116544B/fi
Publication of FI20041709A0 publication Critical patent/FI20041709A0/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI116544B publication Critical patent/FI116544B/fi
Priority to US11/318,435 priority patent/US7325451B2/en
Priority to KR1020077016092A priority patent/KR100936640B1/ko
Priority to EP13162065.0A priority patent/EP2653832B1/en
Priority to JP2007548850A priority patent/JP4719751B2/ja
Priority to CA2586549A priority patent/CA2586549C/en
Priority to CN2005800448623A priority patent/CN101151507B/zh
Priority to PCT/FI2005/000558 priority patent/WO2006070060A1/en
Priority to EP05823430.3A priority patent/EP1831644B1/en
Priority to IL183574A priority patent/IL183574A/en
Priority to NO20073687A priority patent/NO340780B1/no
Priority to JP2011015785A priority patent/JP2011141281A/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5705—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using masses driven in reciprocating rotary motion about an axis
    • G01C19/5712—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using masses driven in reciprocating rotary motion about an axis the devices involving a micromechanical structure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Description

VÄRÄHTELEVÄ MIKROMEKAANINEN KULMANOPEUSANTURI
Keksinnön ala 5
Keksintö liittyy kulmanopeuden mittauksessa käyt mittalaitteisiin, ja tarkemmin sanottuna värähte romekaanisiin kulmanopeusantureihin. Keksinnön a tään tarjoamaan parannettu anturi rakenne, joka ir 10 luotettavan ja suorituskykyisen mittauksen erity nikokoisissa värähtelevissä mikromekaanisissa ku anturiratkaisuissa.
Keksinnön taustaa 15 Värähtelevään kulmanopeusanturiin perustuva mit osoittautunut periaatteeltaan yksinkertaiseksi tavaksi tavaksi kulmanopeuden mittauksessa. Vär, kulmanopeusanturissa anturille aikaan saadaan j< 20 ylläpidetään tietty tunnettu primääriliike. Hai1 rilla mitattava liike taas havaitaan primäärili poikkeamana.
Anturiin vaikuttava ulkoinen kulmanopeus resona. • 25 liikesuuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa ai] seismiseen massaan sen liikesuuntaa vastaan koh‘ coriolis-voiman. Kulmanopeuteen verrannollinen < voima havaitaan esimerkiksi massan värähtelystä visesti.
2 satoja kertoja täyden näyttämän kulmanopeussignaali remman signaalin, jota kutsutaan kvadratuurisignaal
Mitattava kulmanopeussignaali on massan nopeuteen v 5 nollisena onneksi 90 asteen vaihesiirrossa kvadratu naaliin nähden, jolloin kvadratuurisignaali häviää lisessa demoduloinnissa. Olleessaan huomattavasti m vaa signaalia suurempi se kuitenkin rajoittaa signa dynamiikkaa. Lisäksi kvadratuurisignaalin suurin ha 10 puoli on että se kompensoimattomana merkittävästi h taa anturin nollapisteen stabiilisuutta elektroniik naalien vaihesiirroista johtuen.
On kehitetty myös tunnetun tekniikan mukaisia kulma 15 anturirakenteita, joissa on pyritty kompensoimaan k tuurisignaalia. Yksi tällainen tunnetun tekniikan m kulmanopeusanturin kvadratuurisignaalin kompensoint kaisu on niin kutsuttu feedforward-kompensointi, jo ilmaistulla primääriliikkeellä moduloitua voimaa sy 2 0 detektoivaan resonaattoriin vastavailleessa kvadratu naaliin nähden. Tällainen kompensointitäpä ei ole k käyttökelpoinen, sillä se siirtää elektroniikan suu vaihestabiilisuusvaatimuksen vain demoduloinnista k sointilohkoon.
25 Värähtelevää rakennetta voidaan vääntää myös staatt voimilla, jolloin elektroniikan vaihestabiilisuusva oleellisesti vähenee. Tällainen tunnetun tekniikan ] nen kulmanopeusanturiratkaisu on kuvattu muun muassi 3 kompensoimiseksi on luoda liikkeen moduloima st suureella aikaansaatava voima, joka kompensoi j residuaalin aiheuttaman kvadratuurisignaalin. T kompensointiapa on rakenteen staattista vääntä 5 parempi sillä se sallii huomattavasti jäykemmät rakenteet. Koska kompensoiva voima on tällaises sussa aina liikkeen vaiheessa, se ei aseta lisä elektroniikan vaihekontrollille.
10 Eräs tunnetun tekniikan mukainen kulmanopeusant on kuvattu US-patenttijulkaisussa US 5,866,816. tijulkaisussa kuvatussa kulmanopeusanturiratkai sosähköisen palkkiresonaattorin kvadratuurisign daan kompensoida pietsosähköisillä voimilla käy 15 staattista biasjännitettä. Myös sähköstaattinen toimia kuvatulla tavalla, kunhan resonaattorin muodostettua liikkeen suunnassa epäsymmetrinen tä. 1 2 3 4 5 6
Kvadratuurisignaalin sähköstaattista kompensoin 2 pitää lineaarisesti värähtelevillä kamparesonaa 3 tunnettuna tekniikkana. Eräs tunnetun tekniikan 4 kulmanopeusanturiratkaisu on kuvattu US-patentt 5 sa US 5,992,233. US-patenttijulkaisussa kuvatus 6 peusanturiratkaisussa liikkeen suuntaiset elekt: on biasoitu siten, että resonaattorin liike kam] sivusuunnassa (US-patenttijulkaisun Y-suunnassa kamparakenteen kondensaattorilevyjen pinta-alaa aiheuttaa amplitudista riippuvan lineaarisen vo 4 " noista, vanhenemisesta tai erilaisista lämpötilarij vuuksista aiheutuvat kvadratuurisignaalin muutokset daan jatkuvasti kompensoida anturin detektiosignaa] 5 Edellä kuvatut tunnetun tekniikan mukaiset rakentes kuitenkaan sovellu käytettäviksi kulmanopeusanturei joissa primääriliike on kiertovärähtelyä. Tällainer ne on erityisen käyttökelpoinen sovellutuksissa, jc vaaditaan hyvää tärinänsietoa ja iskunkestävyyttä.
10
Keksinnön tarkoituksena onkin saada aikaan värähtel kulmanopeusanturin rakenne, jossa kvadratuurisignaa sähköstaattinen kompensointi on toteutettu erityise mikromekaanisiin kiertovärähteleviin kulmanopeusant 15 soveltuvaksi aiempiin tunnetun tekniikan mukaisiin suihin verrattuna.
Keksinnön yhteenveto 20 Keksinnön päämääränä on aikaansaada sellainen paranr värähtelevä kulmanopeusanturi, joka mahdollistaa lu< van ja suorituskykyisen mittauksen erityisesti pieni sissa värähtelevissä kulmanopeusanturiratkaisuissa j sa kvadratuurisignaalin sähköstaattinen kompensoint * 25 toteutettu erityisen hyvin mikromekaanisiin kiertov leviin kulmanopeusantureihin soveltuvaksi aiempiin tun tekniikan mukaisiin ratkaisuihin verrattuna.
Keksinnön mukaan tarjotaan värähtelevä mikromekaani ^ O Iri i 1 τιή ΰ Λ Λτ\Λι ι n ώ m v *» ^ λ a a ^ ^ ^ In* « k Ä n m» — .L» J .
5 elektrodin kulmavärähtelyä kiekon tasoa vastaai ran akselin ympäri, seismisellä massalla on primääriliikkeen lii vapausaste primääriliikkeeseen kohtisuoran det< 5 suhteen, ja että seismisen massan vähintään yhden reunan yhti muodostettu vähintään yksi elektrodipari, joka pari muodostaa kaksi kapasitanssia massan pinni siten, että massan primääriliikkeen kiertokulmc 10 toinen elektrodiparin kapasitanssi kasvaa ja te trodiparin kapasitanssi pienenee.
Edullisesti, elektrodiparin elektrodit on sijo: detektioakselin molemmille puolille samalle eti 15 Edullisesti, molempiin elektrodiparin elektrodi kytketty samansuuruinen jännite massan potentic suhteen.
Edullisesti, kulmanopeusanturi käsittää 20 - seismisen massan ja siihen liittyvän liikkm din, joka on kiinnitetty anturikomponentin run} tyspisteellä, - primääriliikkeen taipumajouset, jotka yhdist nityspisteen sen ympärillä olevaan jäykkään api 25 seen ja rajoittavat massan primääriliikkeen oli | kulmavärähtelyksi kiekon tasoa vastaan kohtisue ympäri, ja detektioliikkeen torsiojouset, jotka välitte riliikkeen seismiseen massaan Ha samalla anhavs 6 kaksi seismistä massaa ja niihin liittyvää liik elektrodia, jotka on kiinnitetty anturikomponentin kahdella kiinnityspisteellä, primääriliikkeen taipumajouset, jotka yhdistävä 5 nityspisteet niiden ympärillä oleviin jäykkiin apu teisiin tai suoraan seismisiin massoihin, detektioliikkeen torsiojouset, sekä seismiset massat toisiinsa kytkevän taipumajous siten, että resonaattorit on kytketty niin, että s 10 sojen primääriliike että detektioliike ovat kahden van elektrodin vastavaiheista liikettä.
Edullisesti, ulkoisen kulmanopeuden aiheuttama vär detektoidaan kapasitiivisesti massojen, ylä- tai a 15 lella olevilla elektrodeilla. Edelleen edullisesti trodit on kasvatettu anturirakenteen hermeettisest van kiekon sisäpinnalle.
Edullisesti, kulmanopeusanturi on kahden akselin S' 20 kulmanopeutta mittaava kulmanopeusanturi, joka käs seismisen massan ja siihen liittyvän liikkuvan < din, joka on kiinnitetty anturikomponentin runkoon tyspisteellä, primääriliikkeen taipumajouset, jotka yhdistävä • 25 nityspisteen sen ympärillä olevaan jäykkään apurak seen ja rajoittavat massan primääriliikkeen oleell kulmavärähtelyksi kiekon tasoa vastaan kohtisuoran ympäri, ensimmäisen suunnan detektioliikkeen torsiojousi 7 toisen suunnan detektioliikkeen torsiojouset välittävät primääriliikkeen seismiseen massaan antavat massalle vapausasteen toisen suunnan de kettä varten, joka detektioliike on kiertoväräh 5 oleellisesti primääriliikkeen akseliin ja ensim detektioakseliin nähden kohtisuorassa olevan to tioakselin ympäri.
Vaihtoehtoisesti, kulmanopeusanturi on kahden ä. 10 teen kulmanopeutta mittaava kulmanopeusanturi, tää kaksi seismistä massaa ja niihin liittyvää 1 elektrodia, jotka on kiinnitetty anturikomponen kahdella kiinnityspisteellä, 15 - primääriliikkeen taipumajouset, jotka yhdist nityspisteet niiden ympärillä oleviin jäykkiin teisiin, ensimmäisen suunnan detektioliikkeen torsioji ka välittävät primääriliikkeen seismiseen massa 20 samalla antavat massalle vapausasteen ensimmäis detektioliikettä varten, toisen suunnan detektioliikkeen torsiojouset välittävät primääriliikkeen seismiseen massaan antavat massalle vapausasteen toisen suunnan de 25 kettä varten, sekä seismiset massat toisiinsa kytkevän taipumaji
Edullisesti, kiinnityspisteet on liitetty antur hermeettisesti sulkevaan kiekkoon anodisesti. V
1 · 8
Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia toteutustapa selostetaan yksityiskohtaisesti viitaten esimerkinc ti oheisiin kuviin, joista: kuva 1 esittää keksinnön mukaisen värähtelevän } 5 peusanturin seismisen massan ja siihen liittyvän 1: elektrodin rakennetta perspektiivikuvana, kuva 2 esittää keksinnön mukaisen värähtelevän } nopeusanturin vaihtoehtoista seismisten massojen j< liittyvien liikkuvien elektrodien rakennetta persp< 10 kuvana, kuva 3 esittää keksinnön mukaisen värähtelevän l· akselisen kulmanopeusanturin seismisen massan ja s: liittyvän liikkuvan elektrodin rakennetta perspekt: vana, 15 kuva 4 esittää keksinnön mukaisen värähtelevän } akselisen kulmanopeusanturin vaihtoehtoista seismii massojen ja niihin liittyvien liikkuvien elektrodit rakennetta perspektiivikuvana, ja kuva 5 esittää yksinkertaistettua kuvaa keksinnc 20 mukaisesta kompensointiperiaatteestä.
Keksinnön yksityiskohtainen selitys
Keksinnön mukaisessa värähtelevässä kulmanopeus an ti; : 2 5 herätettävä primääriliike on vähintään yhden seismj massan ja siihen liittyvän liikkuvan elektrodin kie rähtelyä kiekon tasoa vastaan kohtisuoran akselin } Seismisellä massalla on primääriliikkeen lisäksi te vapausaste primääriliikkeeseen kohtisuoran detektic 9 negatiivisesti. Parin elektrodit voidaan sijoit tioakselin molemmille puolille samalle etäisyyd Molempiin parin elektrodeihin voidaan kytkeä sa nen jännite massan potentiaalin suhteen, joka a 5 massalle primääriliikkeen vaiheessa muuttuvan n tin staattisen momentin kumoutuessa.
Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaisen väräht manopeusanturin seismisen massan ja siihen liit 10 kuvan elektrodin rakenne perspektiivikuvana. Ke mukainen kulmanopeusanturin rakenne käsittää se massan ja siihen liittyvän liikkuvan elektrodin kiinnitetty anturikomponentin runkoon kiinnitys 2. Liikkuva elektrodi 1 voi olla esimerkiksi ma 15 va pinta tai sen päälle kasvatettu johde. Keksi nen kulmanopeusanturi käsittää lisäksi primääri taipumajouset 3-6 sekä detektioliikkeen torsioj Kulmanopeudelle herkkä akseli on merkitty kuvaa la Ω.
20
Kun kuvassa 1 esitettyä keksinnön mukaista Z-ak: teen värähtelevää rakennetta käännetään Y-aksel kytkeytyy osa massan primääriliikkeestä liikemä misen johdosta kiertovärähtelyksi detektioaksel 25 teen. Tämän värähtelyn amplitudi on suoraan ver kääntämisen kulmanopeuteen Ω.
Kulmanopeusanturin liikkuvat osat 1, 3-8 voidaa; piikiekkoon, jonka ylä- tai alapuolelle on liit 4 10 lyksi kiekon tasoa vastaan kohtisuoran akselin ympä Kaksi torsiojousta 7-8 välittävät primääriliikkeen seen massaan 1 ja samalla antavat massalle 1 toisen vapausasteen detektioliikettä varten, joka on kiert 5 telyä X-akselin ympäri.
Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukaisen värähtelev. manopeusanturin vaihtoehtoinen seismisten massojen hin liittyvien liikkuvien elektrodien rakenne persp 10 vikuvana. Keksinnön mukainen kulmanopeusanturin vai! toinen rakenne käsittää kaksi seismistä massaa ja n liittyvää liikkuvaa elektrodia 9, 10, jotka on kiin anturikomponentin runkoon kahdella kiinnityspisteel 12. Massojen 9, 10 keskellä olevat kiinnityspisteet 15 voi olla liitetty anturirakenteen hermeettisesti su kiekkoon esimerkiksi anodisesti tai fuusioliittämäl Keksinnön mukainen kulmanopeusanturi käsittää Iisak: määriliikkeen taipumajouset 13, 14, detektioliikkee: siojouset 15-18 sekä seismiset massat 9, 10 toisiin 20 kevän taipumajousen 19.
Kuvassa 2 esitetyn keksinnön mukaisen vaihtoehtoisei manopeusanturirakenteen toimintaperiaate poikkeaa e· kuvatusta siinä että sekä primääriliike että detekt 25 ovat kahden liikkuvan elektrodin 9, 10 vastavaiheis kettä resonaattoreiden kytkennän ansiosta.
Kuvassa 3 on esitetty keksinnön mukaisen värähtelevä siakselisen kulmanopeusanturin seismisen massan ja : 11 siojouset 26-27 sekä toisen suunnan detektiolii siojouset 28-29.
Kuvassa 4 on esitetty keksinnön mukaisen värähti 5 siakselisen kulmanopeusanturin vaihtoehtoinen s massojen ja niihin liittyvien liikkuvien elektr rakenne perspektiivikuvana. Keksinnön mukainen ] akselin suhteen kulmanopeutta mittaava kulmanop* käsittää kaksi seismistä massaa ja niihin liitt; 10 kuvaa elektrodia 30, 31, jotka on kiinnitetty a: nentin runkoon kahdella kiinnityspisteellä 32, ; non mukainen värähtelevä kaksiakselinen kulmano] käsittää lisäksi primääriliikkeen taipumajouset ensimmäisen suunnan detektioliikkeen torsiojous* 15 toisen suunnan detektioliikkeen torsiojouset 40 seismiset massat 30, 31 toisiinsa kytkevän taipi 44.
Keksinnön mukaisen värähtelevän kaksiakselisen } 20 peusanturin rakenteessa on edellä kuvattuun yks rakenteeseen verrattuna ylimääräiset jäykät apu: jotka on jousitettu massoihin 30, 31 Y-akselin i la torsiojousipareilla 40-43. Keksinnön mukaisei selisen kulmanopeusanturin rakenne antaa seismi: 25 salle 30, 31 toisen primääriliikettä vastaan koi vapausasteen, joka mahdollistaa anturin toiminn; selisena kulmanopeusanturina samaa primääriliik< dyntämällä.
12 ke on kiertovärähtelyä kiekon tasoa vastaan kohtis\ akselin suhteen.
Kuvassa 5 on esitetty yksinkertaistettu kuva keksir 5 mukaisesta kompensointiperiaatteesta. Kuvassa esite keksinnön mukainen rakenne käsittää seismisen masse siihen liittyvän liikkuvan elektrodin 45, 46 sekä I van elektrodin 45, 46 ylä- tai alapuolelle asenneti teät elektrodit 47-50.
10
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kulmanopeuden ilme elektrodien kaltaiset kiinteät elektrodit 47-50 on tettu massan 45, 46 alueelle, jolla on kaksi kierte astetta, yksi primääriliikkeen (z) ja toinen detekt 15 keen (x) suunnassa.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa liikkuvat elektroc daan toteuttaa esimerkiksi massan 45, 46 reunan avt jolloin kiinteät elektrodit ulottuvat reunan yli. S 20 massan reuna leikkaa siis molempia elektrodiparin y ta elektrodeja 47, 48 ja 49, 50.
Massan kiertyessä 45, 46 primääriliikkeen kiertokul paikalla olevien elektrodien suhteen muuttaa levyke 25 saattorin levyjen pinta-alaa kuvan 5 mukaisesti. Pc visella kiertokulmalla vasemman reunan elektrodin 4 ta-ala kasvaa kun taas samanaikaisesti saman reunan trodin 48 pinta-ala pienenee verrannollisesti kiert maan Θ.
13 biasoitujen elektrodien 47 ja 48 sekä maadoitet 45, 46 väliseen sähköstaattiseen voimaan.
Sähköstaattisen voiman muutos on molemmilla ele 5 verrannollinen kiertokulmaan Θ, elektrodilla 4" positiivinen ja elektrodilla 48 negatiivinen. 1 kaissuuntaiset voiman muutokset aiheuttavat san set momentin muutokset detektioakseliin X nähde teen Ucomp aiheuttama staattinen momentti kuiten 10 tuu lineaariliikkeen sähköstaattisesta kvadratt sointiperiaatteesta poiketen.
Primääriliikkeen kiertokulmasta Θ lineaarisesti momentti aiheuttaa kompensointi jännitteen Ucomp 15 verrannollisen muutoksen kvadratuuriliikkeen st joka oikean suuntaisena ja suuruisena kompensoi risignaalin.
Kytkemällä elektrodit 47 ja 48 massan 45, 46 pc 20 sekä vastaavasti elektrodit 49 ja 50 jännittees massaan 45, 46 verrattuna voidaan kompensoivan suunta kääntää vastakkaiseksi.
Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan käyttää ka 25 laisten kulmanopeusanturien kvadratuurisignaali sointiin, joissa primääriliike on kulmavärähtel Iin suhteen ja massan alle tai päälle voidaan rr elektrodit sopivan raon päähän. Elektrodit void V n V ^ 1 Ι/' il Oiri f* I- 3 a n S -V" In av

Claims (9)

1. Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi, tunnettu siitä, että se käsittää vähintään 5 seismisen massan (1), (9), (10), (20), (30), (31), (46) ja siihen liittyvän liikkuvan elektrodin, joka kiinnitetty anturikomponentin runkoon tukialueilla että kulmanopeusanturin herätettävä primääriliike on 10 tään yhden seismisen massan (1), (9), (10), (20), ( (31), (45), (46) ja siihen liittyvän liikkuvan ele)< kulmavärähtelya kiekon tasoa vastaan kohtisuoran ak ympäri, - seismisellä massalla (1), (9), (10), (20), (30), 15 (45), (46) on primääriliikkeen lisäksi toinen vapau primääriliikkeeseen kohtisuoran detektioakselin suh ja että seismisen massan (1), (9), (10), (20), (30), (31 (45), (46) vähintään yhden reunan yhteyteen on muod 20 vähintään yksi elektrodipari, joka elektrodipari mu kaksi kapasitanssia massan (1), (9), (10), (20), (3 (31), (45), (46) pinnan kanssa siten, että massan ( (9), (10), (20), (30), (31), (45), (46) primäärilii kiertokulman funktiona toinen elektrodiparin kapasi 25 kasvaa ja toinen elektrodiparin kapasitanssi pienen
2, Patenttivaatimuksen 1 mukainen kulmanopeusantu tunnettu siitä, että elektrodiparin elektro sijoitettu detektioakselin molemmille puolille sama
4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 kulmanopeusanturi, tunnettu siitä, ett tää 5. seismisen massan ja siihen liittyvän liikkuv din (1), joka on kiinnitetty anturikomponentin kiinnityspisteellä (2), - primääriliikkeen taipumajouset (3)-(6), jotk vät kiinnityspisteen (2) sen ympärillä olevaan 10 apurakenteeseen ja rajoittavat massan (1) primä oleellisesti kulmavärähtelyksi kiekon tasoa vas suoran akselin ympäri, ja detektioliikkeen torsiojouset (7), (8), jotk vät primääriliikkeen seismiseen massaan (1) ja 15 antavat massalle (1) toisen vapausasteen detekt varten, joka detektioliike on kiertovärähtelyä ; liikkeen akseliin nähden kohtisuorassa olevan d selin ympäri. 1 2 3 4 5 6
5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 2 kulmanopeusanturi, tunnet tu siitä, ett, 3 tää 4 kaksi seismistä massaa ja niihin liittyvää 1 5 elektrodia (9), (10), jotka on kiinnitetty antu 6 tin runkoon kahdella kiinnityspisteellä (11), ( - primääriliikkeen taipumajouset (13), (14), tävät kiinnityspisteet (11), (12) niiden ympäri jäykkiin apurakenteisiin tai suoraan seismisiin (9), (10), 4
6- Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 4-5 r kulmanopeusanturi, tunnettu siitä, että u] kulmanopeuden aiheuttama värähtely detektoidaan ka} 5 visesti massojen (1), (9), (10), ylä- tai alapuolet villa elektrodeilla.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kulmanopeusantv tunnettu siitä, että elektrodit on kasvatet 10 anturirakenteen hermeettisesti sulkevan kiekon sisä le.
8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-3 n kulmanopeusanturi, tunnettu siitä, että kv 15 peusanturi on kahden akselin suhteen kulmanopeutta va kulmanopeusanturi, joka käsittää seismisen massan ja siihen liittyvän liikkuvan e din (20), joka on kiinnitetty anturikomponentin rur kiinnityspisteellä (21), 20. primääriliikkeen taipumajouset (22)-(25), jotka tävät kiinnityspisteen (21) sen ympärillä olevaan j apurakenteeseen ja rajoittavat massan (20) primääri keen oleellisesti kulmavärähtelyksi kiekon tasoa va kohtisuoran akselin ympäri, 25. ensimmäisen suunnan detektioliikkeen torsiojouse (27), jotka välittävät primääriliikkeen seismiseen (20) ja samalla antavat massalle (20) vapausasteen maisen suunnan detektioliikettä varten, joka detekt on kiertovärähtelyä oleellisesti primääriliikkeen a ensimmäiseen detektioakseliin nähden kohtisuora toisen detektioakselin ympäri.
9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 5 kulmanopeusanturi, tunnettu siitä, ett peusanturi on kahden akselin suhteen kulmanopeu va kulmanopeusanturi, joka käsittää - kaksi seismistä massaa ja niihin liittyvää 1 elektrodia (30), (31), jotka on kiinnitetty ant 10 nentin runkoon kahdella kiinnityspisteellä (32) - primääriliikkeen taipumajouset (34), (35), j tävät kiinnityspisteet (32), (33) niiden ympäri jäykkiin apurakenteisiin, ensimmäisen suunnan detektioliikkeen torsioj* 15 (39), jotka välittävät primääriliikkeen seismis (30), (31) ja samalla antavat massalle (30), (3 asteen ensimmäisen suunnan detektioliikettä var toisen suunnan detektioliikkeen torsiojouset jotka välittävät primääriliikkeen seismiseen ma 20 (31) ja samalla antavat massalle (30), (31) vap, toisen suunnan detektioliikettä varten, sekä seismiset massat (30), (31) toisiinsa kytkev; jousen (44).
10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 4 kulmanopeusanturi, tunnettu siitä, ette tyspisteet (2), (11), (12), (21), (32), (33) on anturirakenteen hermeettisesti sulkevaan kiekko* sesti. i
FI20041709A 2004-12-31 2004-12-31 Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi FI116544B (fi)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20041709A FI116544B (fi) 2004-12-31 2004-12-31 Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi
US11/318,435 US7325451B2 (en) 2004-12-31 2005-12-28 Oscillating micro-mechanical sensor of angular velocity
EP05823430.3A EP1831644B1 (en) 2004-12-31 2005-12-30 Oscillating micro-mechanical sensor of angular velocity
PCT/FI2005/000558 WO2006070060A1 (en) 2004-12-31 2005-12-30 Oscillating micro-mechanical sensor of angular velocity
JP2007548850A JP4719751B2 (ja) 2004-12-31 2005-12-30 角速度のための振動マイクロ−メカニカルセンサー
EP13162065.0A EP2653832B1 (en) 2004-12-31 2005-12-30 Oscillating micro-mechanical sensor of angular velocity
KR1020077016092A KR100936640B1 (ko) 2004-12-31 2005-12-30 발진 마이크로-기계 각속도 센서
CA2586549A CA2586549C (en) 2004-12-31 2005-12-30 Oscillating micro-mechanical sensor of angular velocity
CN2005800448623A CN101151507B (zh) 2004-12-31 2005-12-30 振荡微机械角速度传感器
IL183574A IL183574A (en) 2004-12-31 2007-05-31 Oscillating micro-mechanical sensor of angular velocity
NO20073687A NO340780B1 (no) 2004-12-31 2007-07-17 Oscillerende mikro-mekanisk vinkelhastighetssensor
JP2011015785A JP2011141281A (ja) 2004-12-31 2011-01-27 角速度のための振動マイクロ−メカニカルセンサー

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20041709 2004-12-31
FI20041709A FI116544B (fi) 2004-12-31 2004-12-31 Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20041709A0 FI20041709A0 (fi) 2004-12-31
FI116544B true FI116544B (fi) 2005-12-15

Family

ID=33548066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20041709A FI116544B (fi) 2004-12-31 2004-12-31 Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7325451B2 (fi)
EP (2) EP1831644B1 (fi)
JP (2) JP4719751B2 (fi)
KR (1) KR100936640B1 (fi)
CN (1) CN101151507B (fi)
CA (1) CA2586549C (fi)
FI (1) FI116544B (fi)
IL (1) IL183574A (fi)
NO (1) NO340780B1 (fi)
WO (1) WO2006070060A1 (fi)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009043967A1 (en) 2007-10-05 2009-04-09 Vti Technologies Oy Vibrating micromechanical sensor of angular velocity

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009530603A (ja) * 2006-03-13 2009-08-27 イシャイ センソールス エル ティー デー． 二軸振動ジャイロスコープ
DE202009007836U1 (de) * 2009-06-03 2009-08-20 Sensordynamics Ag MEMS-Sensor
EP2378246A1 (en) 2010-04-16 2011-10-19 SensoNor Technologies AS MEMS Structure for an Angular Rate Sensor
FI125695B (fi) * 2013-09-11 2016-01-15 Murata Manufacturing Co Parannettu gyroskooppirakenne ja gyroskooppi
FI125696B (fi) 2013-09-11 2016-01-15 Murata Manufacturing Co Gyroskooppirakenne ja gyroskooppi parannetulla kvadratuurikompensaatiolla
FI20146153A (fi) 2014-12-29 2016-06-30 Murata Manufacturing Co Mikromekaaninen gyroskooppirakenne
DE102015213450A1 (de) * 2015-07-17 2017-01-19 Robert Bosch Gmbh MEMS Drehratensensor mit kombiniertem Antrieb und Detektion
FI127042B (fi) 2015-09-09 2017-10-13 Murata Manufacturing Co Mikroelektromekaanisen laitteen elektrodi
JP6558466B2 (ja) * 2017-05-08 2019-08-14 株式会社村田製作所 容量性微小電気機械加速度計
JP6696530B2 (ja) * 2017-05-24 2020-05-20 株式会社村田製作所 圧電ジャイロスコープにおける連結懸架
JP6610706B2 (ja) * 2017-05-24 2019-11-27 株式会社村田製作所 横駆動変換器を備える圧電ジャイロスコープ
CN113175923A (zh) * 2021-05-19 2021-07-27 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 一种mems波动陀螺仪
GB2624843A (en) 2022-07-08 2024-06-05 Autorient Tech As Micromechanical devices and methods of manufacturing thereof

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5481914A (en) 1994-03-28 1996-01-09 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Electronics for coriolis force and other sensors
GB2301669B (en) 1995-05-30 1999-11-10 Allied Signal Inc Angular rate sensor misalignment correction
DE19523895A1 (de) * 1995-06-30 1997-01-02 Bosch Gmbh Robert Beschleunigungssensor
US5600065A (en) * 1995-10-25 1997-02-04 Motorola, Inc. Angular velocity sensor
US5992233A (en) 1996-05-31 1999-11-30 The Regents Of The University Of California Micromachined Z-axis vibratory rate gyroscope
DE69634571D1 (de) * 1996-07-10 2005-05-12 Wako Kk Drehgeschwindigkeitssensor
US5945599A (en) * 1996-12-13 1999-08-31 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Resonance type angular velocity sensor
US5831162A (en) * 1997-01-21 1998-11-03 Delco Electronics Corporation Silicon micromachined motion sensor and method of making
AU5241599A (en) 1998-07-31 2000-02-21 Litton Systems, Incorporated Micromachined rotation sensor with modular sensor elements
US6105427A (en) * 1998-07-31 2000-08-22 Litton Systems, Inc. Micro-mechanical semiconductor accelerometer
JP3796991B2 (ja) * 1998-12-10 2006-07-12 株式会社デンソー 角速度センサ
WO2000068640A2 (en) * 1999-04-21 2000-11-16 The Regents Of The University Of California Micro-machined angle-measuring gyroscope
DE19937747C2 (de) * 1999-08-10 2001-10-31 Siemens Ag Mechanischer Resonator für Rotationssensor
JP2001183138A (ja) * 1999-12-22 2001-07-06 Ngk Spark Plug Co Ltd 角速度センサ
US6443008B1 (en) * 2000-02-19 2002-09-03 Robert Bosch Gmbh Decoupled multi-disk gyroscope
JP2001264069A (ja) * 2000-03-16 2001-09-26 Aisin Seiki Co Ltd 角速度センサ
US6370937B2 (en) 2000-03-17 2002-04-16 Microsensors, Inc. Method of canceling quadrature error in an angular rate sensor
JP2002148048A (ja) * 2000-11-08 2002-05-22 Murata Mfg Co Ltd 角速度検出素子
DE10108198A1 (de) * 2001-02-21 2002-09-12 Bosch Gmbh Robert Drehratensensor
FI113704B (fi) * 2001-03-21 2004-05-31 Vti Technologies Oy Menetelmä piianturin valmistamiseksi sekä piianturi
JP2002296038A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Mitsubishi Electric Corp 角速度センサ
US6619121B1 (en) * 2001-07-25 2003-09-16 Northrop Grumman Corporation Phase insensitive quadrature nulling method and apparatus for coriolis angular rate sensors
FR2834055B1 (fr) * 2001-12-20 2004-02-13 Thales Sa Capteur inertiel micro-usine pour la mesure de mouvements de rotation
KR100431004B1 (ko) 2002-02-08 2004-05-12 삼성전자주식회사 회전형 비연성 멤스 자이로스코프
US6892575B2 (en) * 2003-10-20 2005-05-17 Invensense Inc. X-Y axis dual-mass tuning fork gyroscope with vertically integrated electronics and wafer-scale hermetic packaging

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009043967A1 (en) 2007-10-05 2009-04-09 Vti Technologies Oy Vibrating micromechanical sensor of angular velocity

Also Published As

Publication number Publication date
EP1831644A4 (en) 2011-08-10
EP1831644A1 (en) 2007-09-12
US7325451B2 (en) 2008-02-05
KR20070092738A (ko) 2007-09-13
CN101151507A (zh) 2008-03-26
JP4719751B2 (ja) 2011-07-06
JP2011141281A (ja) 2011-07-21
NO20073687L (no) 2007-10-01
CA2586549A1 (en) 2006-07-06
FI20041709A0 (fi) 2004-12-31
EP1831644B1 (en) 2013-10-16
KR100936640B1 (ko) 2010-01-14
EP2653832B1 (en) 2016-08-03
EP2653832A1 (en) 2013-10-23
CN101151507B (zh) 2011-04-06
JP2008527319A (ja) 2008-07-24
US20060156813A1 (en) 2006-07-20
IL183574A (en) 2011-03-31
IL183574A0 (en) 2007-09-20
CA2586549C (en) 2012-03-20
WO2006070060A1 (en) 2006-07-06
NO340780B1 (no) 2017-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI116543B (fi) Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi
FI116544B (fi) Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi
US8443668B2 (en) Yaw rate sensor
Apostolyuk Theory and design of micromechanical vibratory gyroscopes
US8342023B2 (en) Coriolis gyro
EP2098823B1 (en) Accelerometer with offset compensation
FI120921B (fi) Menetelmä kulmanopeuden mittaamiseksi ja värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi
US6674294B2 (en) Drive feedthrough nulling system
JP2012519295A5 (fi)
WO2007105211A2 (en) Dual-axis resonator gyroscope
US9897447B2 (en) Quadrature compensation
US11913808B2 (en) Inertial sensor and method of inertial sensing with tuneable mode coupling strength
WO2006099018A2 (en) Force compensated comb drive
Antonello et al. Open loop compensation of the quadrature error in MEMS vibrating gyroscopes
CN1488066A (zh) 使用调谐加速计的微机械硅陀螺仪
US5932803A (en) Counterbalanced triaxial multisensor with resonant accelerometers
US20160349053A1 (en) Micromachined Resonating Beam Gyroscopes
Apostolyuk et al. Efficient design of micromechanical gyroscopes
Choi et al. The first sub-deg/hr bias stability, silicon-microfabricated gyroscope
Maeda et al. Out-of-plane axis SOI MEMS gyroscope with initially displaced vertical sensing comb
WO2000006971A1 (en) Micromachined rotation sensor with modular sensor elements
Su et al. Micro-machined Rate Gyroscope

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 116544

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: MURATA ELECTRONICS OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: MURATA MANUFACTURING CO., LTD.