带自我标定的电容式微惯性传感器

摘要

本发明涉及一种带自我标定功能的微惯性传感器。现有的带自我标定功能的传感器标定范围小。本发明中敏感器质量块为刻蚀有栅条形井的矩形硅片，两对应端通过硅支撑梁与锚点连接，另两个对应端分别设置有矩形硅条。驱动器质量块设置在敏感器质量块的两侧，中间刻有环形槽，两侧设置有可动质量块驱动硅条和驱动器驱动硅条，敏感器质量块连接的硅条与对应的质量块驱动硅条组成质量块驱动电容。固定驱动硅条的梳齿条与可动驱动器驱动硅条组成驱动器驱动电容。敏感器质量块连接的梳型硅条与固定检测硅条，以及栅形电极和衬底表面的叉指铝电极组成检测电容。本发明增大了质量块驱动电容，从而减小了驱动电压；增大了振子质量，减小了布朗噪声。

主权项

带自我标定的电容式微惯性传感器，包括玻璃衬底、敏感器质量块、驱动器质量块、固定驱动硅条、固定检测硅条和驱动导线，其特征在于：敏感器质量块分为条形敏感器质量块和一对栅形敏感器质量块；条形敏感器质量块由矩形块和条形敏感器质量块矩形凸起组成，条形敏感器质量块的两对应端通过敏感器U型硅支撑梁与敏感器锚点连接，敏感器锚点固定设置在玻璃衬底上；一对栅形敏感器质量块分别位于条形敏感器质量块两侧，每个栅形敏感器质量块由纵向等间距、横向平行的栅形电极以及栅型敏感器质量块矩形凸起组成，其纵向长度和条形敏感器质量块的主体长度相同；栅形敏感器质量块矩形凸起和条形质量块矩形凸起相对，形成电容调整间隙；栅形敏感器质量块的两个对应端分别设置有两组矩形硅条组，每组硅条组包括平行设置的m条硅条，m≥2，栅形敏感器质量块两端的硅条数目相同、位置对应，硅条与栅形敏感器质量块侧边垂直；栅形敏感器质量块的另两个对应端分别设置有两组梳型硅条组，每组硅条组由n个等间距的梳齿和连接梳齿的矩形硅条组成，n≥2，梳齿与矩形硅条垂直设置，栅形敏感器质量块两端的梳齿数目相同、位置对应，矩形硅条与栅形敏感器质量块侧边垂直；栅形敏感器质量块对应玻璃衬底一面刻蚀有与矩形硅条平行的矩形栅条形井；栅形敏感器质量块和条形敏感器质量块通过两对位于栅形敏感器质量块和条形敏感器质量块之间的U形敏感器连接梁相连，该两对U形敏感器连接梁沿着条形敏感器质量块的横向中心线对称设置；敏感器质量块的两侧分别设置有两个驱动器质量块；所述的驱动器质量块为矩形硅片，驱动器质量块的两对应端通过驱动器U形支撑梁与锚点连接，驱动器锚点固定设置在玻璃衬底上，驱动器质量块与玻璃衬底平行设置；每个驱动器质量块的一侧设置有m个驱动器驱动硅条，另一侧设置有m个质量块驱动硅条，所述的质量块驱动硅条为梳齿状，齿上刻蚀有凹形阻尼条，质量块驱动硅条与敏感器质量块连接的矩形硅条平行、位置对应，敏感器质量块连接的矩形硅条与对应的质量块驱动硅条组成质量块驱动电容；驱动器质量块中间刻有方环形槽；两个梳齿状的固定驱动硅条固定设置在玻璃衬底上，每个固定驱动硅条的梳齿条与驱动器驱动硅条位置对应；固定驱动硅条的梳齿条与对应的驱动器驱动硅条的组成驱动器驱动电容；两个固定驱动硅条通过玻璃衬底表面上的引线与驱动器外部连接锚点连接；四个梳齿状的固定检测硅条固定设置在玻璃衬底上，每个固定检测硅条的梳齿条与敏感器质量块连接的梳齿状硅条组上的梳齿条位置对应，固定检测硅条的梳齿条与梳齿状硅条组上的梳齿条形成检测电容；四个固定检测梳齿条通过玻璃衬底上的引线与外部连接锚点连接；驱动导线共有两根，分别纵向设置于相应的栅形敏感器质量块的内侧边框上，每根驱动导线的一端通过沿对应的敏感器连接梁和敏感器U型硅支撑梁上所铺设的金属导线引出电极连接；驱动导线以及连接驱动导线与电极之间的连接线与敏感器栅质量块对应部分之间设置有电绝缘层；玻璃衬底表面对应两个敏感器锚点位置设置有两个敏感器质量块锚点，敏感器质量块焊点与敏感器锚点连接；玻璃衬底表面对应敏感器质量块设置有叉指铝电极，敏感器质量块上刻蚀的栅条形井的长条边与叉指铝电极中的每对叉指相对应。