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一種具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610878919.X

申請日:

2016.10.08

公開號:

CN106813654A

公開日:

2017.06.09

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):G01C 19/5621申請日:20161008|||公開
IPC分類號: G01C19/5621(2012.01)I 主分類號: G01C19/5621
申請人: 南京理工大學
發明人: 楊海波; 蘇巖; 吳志強; 楊明明
地址: 210094 江蘇省南京市玄武區孝陵衛200號
優先權:
專利代理機構: 南京理工大學專利中心 32203 代理人: 朱沉雁
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610878919.X

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.07.04|||2017.06.09

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,包括上層真空封裝蓋板、下層硅襯底和中層單晶硅片,中層單晶硅片上設有陀螺機械結構,所述陀螺機械結構的兩個子結構對稱分布在質量塊連接機構和兩個桁架與水平直梁的組合機構的兩側,第一U型梁沿子結構的長邊設置,桁架與水平直梁的組合機構通過第一U型梁與子結構連接;直梁沿子結構寬度方向設置,用于連接子結構兩側的第一U型梁。本發明實現了驅動模態和檢測模態的運動解耦,降低了陀螺輸出的正交誤差,同時也實現驅動模態與檢測模態為第一階模態和第二階模態,有效抑制常見的驅動同向、檢測同向和Z向模態等干擾模態,其陀螺性能好,一致性強,抗振動干擾能力強。

權利要求書

1.一種具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,其特征在于:包括上層真空
封裝蓋板、下層硅襯底和中層單晶硅片,中層單晶硅片上設有陀螺機械結構,所述陀螺機械
結構包括質量塊連接機構(2)、兩個子結構(1)、兩個桁架與水平直梁的組合機構(3)、兩個U
型梁組合梁(4)、八個第一U型梁(6)和四個直梁(12),所述兩個子結構(1)對稱分布在質量
塊連接機構(2)和兩個桁架與水平直梁的組合機構(3)的兩側,質量塊連接機構(2)和兩個
桁架與水平直梁的組合機構(3)呈直線分布,且質量塊連接機構(2)位于兩個桁架與水平直
梁的組合機構(3)之間,第一U型梁(6)沿子結構(1)的長邊設置,且位于長邊的兩端,桁架與
水平直梁的組合機構(3)通過第一U型梁(6)與子結構(1)連接,U型梁組合梁(4)沿子結構
(1)的長邊設置,且位于遠離質量塊連接機構(2)一側的兩個第一U型梁(6)的中間;直梁
(12)沿子結構(1)寬度方向設置,用于連接子結構(1)兩側的第一U型梁(6)。
2.根據權利要求1所述的具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,其特征在
于:位于子結構(1)同一側的兩個U型梁(6)開口方向相對。
3.根據權利要求1所述的具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,其特征在
于:所述質量塊連接機構(2)包括一個水平第一直梁(203)、4個第二直梁(202)和4個第二U
型梁(201);水平直梁(203)的兩端分別通過兩個開口相對設置的第二U型梁(201)與子結構
(1)連接,4個第二直梁(202)對稱分布在第一直梁(203)上,每根第二直梁(202)均有一端與
第一直梁(203)中心相連,兩者夾角均為45°,另一端與上層真空封裝蓋板和下層硅襯底錨
固。
4.根據權利要求3所述的具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,其特征在
于:上述4個第二直梁(202)兩兩一組,對稱分布在第一直梁(203)兩側,位于同一側的兩根
第二直梁(202)之間的夾角為90°。
5.根據權利要求3所述的具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,其特征在
于:所述兩個開口相對設置的第二U型梁(202)的開口端相連。
6.根據權利要求1所述的具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,其特征在
于:所述桁架與水平直梁的組合機構(3)包括V型桁架(301)和水平直梁(302),V型桁架
(301)的頂點與水平直梁(302)中心連接,水平直梁(302)與質量塊連接機構(2)同側,V型桁
架(301)的兩個自由端與第一U型梁(6)封閉端側壁連接,水平直梁(302)兩端均與上層真空
封裝蓋板和下層硅襯底錨固。
7.根據權利要求1所述的具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,其特征在
于:所述U型梁組合梁(4)包括兩個第三U型梁(401),兩個第三U型梁(401)開口端相連,連接
處外壁與上層真空封裝蓋板和下層硅襯底錨固。
8.根據權利要求1所述的具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,其特征在
于:所述子結構(1)包括檢測模塊、敏感框(13)、連接梁(11)、兩個驅動模塊,檢測模塊設置
在敏感框(13)內,敏感框(13)兩端分別通過兩根第五U形梁(14)與驅動模塊連接;兩個驅動
模塊通過連接梁(11)相連,且連接梁(11)位于敏感框(13)的外側;
所述驅動模塊包括驅動框(7)、三個固定驅動電極(8a)、三個固定驅動檢測電極(8b)、
若干個驅動梳齒、若干個驅動檢測梳齒和若干個活動梳齒,三個固定驅動電極(8a)、三個固
定驅動檢測電極(8b)、若干個驅動梳齒、若干個驅動檢測梳齒和若干個活動梳齒均設置在
驅動框(7)內,驅動框(7)位于直梁(12)和第五U形梁(14)之間,固定驅動電極(8a)和固定驅
動檢測電極(8b)間隔排列,固定驅動電極(8a)兩端連接驅動梳齒,固定驅動檢測電極(8b)
兩端連接驅動檢測梳齒;活動梳齒位于驅動框(7)上;
所述檢測模塊包括檢測框(5)、第一固定檢測電極(9a)、第二固定檢測電極(9b)、四根
第四U形梁(10)、四根第六U形梁(15)、若干個固定檢測梳齒和若干個活動檢測梳齒,檢測框
(5)設置在敏感框(13)內,檢測框(5)兩側分別通過兩根第六U形梁(15)與敏感框(13)連接,
檢測框(5)兩端分別通過兩根第四U形梁(10)與上層真空封裝蓋板和下層硅襯底錨固,上固
定檢測電極(9a)、固定檢測電極(9b)、若干個固定檢測梳齒和若干個活動檢測梳齒均設置
在檢測框(5)內,第一固定檢測電極(9a)位于第二固定檢測電極(9b)一端,第一固定檢測電
極(9a)和第二固定檢測電極(9b)兩側分別設有若干個固定檢測梳齒,活動檢測梳齒設置在
檢測框(5)上,第一固定檢測電極(9a)和第二固定檢測電極(9b)分別與檢測框(5)上的活動
梳齒行成差分的檢測電容。
9.根據權利要求8所述的具有結構解耦能力的雙質量塊音叉角速率陀螺儀,其特征在
于:上述位于敏感框(13)同一端的兩根第五U形梁(14)的封閉端相連,開口端分別朝向敏感
框(13)兩側;
上述位于檢測框(5)同一側的兩根第六U形梁(15)的封閉端相連,開口端分別朝向檢測
框(5)的兩端;
上述位于檢測框(5)同一端的兩根第四U形梁(10)的封閉端相連,開口端分別朝向檢測
框(5)的兩側,且通過開口端與上層真空封裝蓋板和下層硅襯底錨固。

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一種 具有 結構 能力 質量 音叉 速率 陀螺儀
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