亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：反磁悬浮振动微陀螺的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种微机电技术领域的微陀螺，具体地说，涉及的是一种反磁悬浮振动微陀螺。
背景技术：
在姿态控制和惯性制导方面，陀螺是其核心器件，随着惯性技术的发展以及卫星、导弹等制导需求的提髙，人们对于陀螺的要求也更高了，要求陀螺体积更小、精度更高、成本更低。
微机械惯性仪表一般包括微机械陀螺仪和微机械加速度计。 一般人们通过微电子加工工艺，将微机械结构与所需的电子线路完全集成在一个硅片基体上，从而可以使性能、体积、价格、重量、可靠性等方面的性能全面提高。从而，其具有的一系列优点包括性能可靠、体积小、价格便宜、重量轻、可靠性高、
能大批量生产等，都使得其在军民两方面同样都具有广泛的应用前景。
经对现有技术的文献检索发现，2006年日本精工爱普生株式会社的小仓诚一郎，研制了一种具有特殊支撑结构的振动陀螺仪(专利申请号为200610001919.8，专利名称"振动陀螺元件、振动陀螺元件的支撑结构和陀螺传感器")。该陀螺仪可以检测垂直于陀螺仪结构平面的轴向输入角速率。该振动陀螺主要结构有基部、基部两侧直线延伸的检测用振动臂、从基部两侧在检测用振动臂垂直的方向上延伸的一对连接臂、从基部沿着各检测用臂延伸的两对梁，以及连接在相同方向上延伸的各梁的一对支撑部。而且通过粘接支撑震动陀螺原件的支撑部，可以在原本可以检测角速度的基础上同时提高支撑强度。该结构的主要缺点是检测质量通过连附于衬底上的挠性支撑梁支悬，为使支悬振动结构的两种振动模态达到良好匹配，支撑结构需进行对称设计和三维微加工，技术难度和耗费大。连附于衬底上的支悬振动结构使得陀螺器件的性能精度受制造缺陷的影响较大，因而器件机械弹簧常数的设计精度很难保证，并且存在机械耦合正交误差问题。并且为了提高振动速率陀螺的灵敏度，要求激励驱动模态和检测模态的谐振频率匹配，因而除了降低系统响应的带宽外，还会相应地使系统响应对由于制造缺陷、环境条件变动引起的系统参数变化变得很敏感，很容易使驱动模态或检测模态的固有频率发生变化。

发明内容
本发明的目的是针对已有技术的不足，提供一种反磁悬浮振动微陀螺，采用反磁悬浮振子，结构简单，加工工艺易实现，精度高，成本低，利用科氏加速度测定输入角速度，差动电容产生的电压信号作为检测信号，能够准确地检测外界输入的角速度。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括反磁悬浮振子、上定子、下定子、水平检测驱动电极。其中上定子包括上极板、上永磁体块，下定子包括下极板、下永磁体块。连接关系是反磁悬浮振子放置在上定子的上极板、下定子的下极板之间，水平检测驱动电极环绕分布在反磁悬浮振子的周围的同一个平面内。上定子的上永磁体块在上极板上方，下定子的下永磁体块在下极板的下方。
所述上极板上设置八个轴向检测驱动电极和一个中央公共电极，它们之间的关系是中央公共电极为截面为正方形的扁平立方体，它有上下两个平行的正方形，四个长方形侧面，其中一个正方形面面对反磁悬浮振子，周围的八个轴向检测驱动电极均匀分布在中央公共电极的四周，对应中央公共电极的正方形的每条侧边处的长方形侧面，沿正方形边长方向一分为二对应分布两个长方体轴向检测驱动电极。
所述下极板上设置八个轴向检测驱动电极和一个中央公共电极，它们之间的关系是中央公共电极为截面为正方形的扁平立方体，它有上下两个平行的正方形，四个长方形侧面，其中一个正方形面面对反磁悬浮振子，并且其两个正方形面分别与上极板中央公共电极的正方形面对应平行，即空间上同轴平行于上极板中央公共电极，周围的八个轴向检测驱动电极均匀分布在中央公共电极的四周，对应中央公共电极的正方形的每条侧边处的长方形侧面，沿正方形边长方向一分为二对应分布两个长方体轴向检测驱动电极，且下定子中央公共电极的两个正方形面分别与上定子中央公共电极的正方形面对应平行，并且下定子中央公共电极的两个正方形面的四条边也与上定子中央公共电极的正方形面的四条边对应平行，即上下极板中央公共电极完全同轴平行。
所述反磁悬浮振子材料为反磁材料，结构为截面为正方形的扁平立方体，它有上下两个平行的正方形，四个长方形侧面。
所述位移检测电极，都是长方体形状块状电极。并且这些位移检测电极位于反磁悬浮振子同一平面内。位移检测电极共有24个，分别平均分布在反磁悬浮振子平面内的四个侧面周围，每个侧面分布6个。
所述上极板上设置的八个轴向检测驱动电极，都是长方体形状块状电极。
所述下极板上设置的八个轴向检测驱动电极，都是长方体形状块状电极，且长方体的六个面分别与上定子中央公共电极的六个面各自对应平行。
所述上永磁体块，由一个正方形扁平永磁块和以其为中心的六个紧密嵌套的方形永磁体环套构而成，并且相邻永磁体环同一端面的磁极性相异。
所述下永磁体块，由一个正方形扁平永磁块和以其为中心的六个紧密嵌套的方形永磁体环套构而成，相邻永磁体环同一端面的磁极性相异，并且上下永磁体块在对应的竖直方向上的面形成N-N或者S-S的一一对应的磁极极性关系。
本发明利用反磁悬浮振子在振动时在科氏加速度作用下在检测方向根据输入加速度产生相应的检测振动，来进行角速度检测。若在水平面上的驱动电极之间交替加上直流电压激励时，反磁悬浮振子会产生在该方向上的参考振动，当外界受到与该方向垂直的垂直方向上的角速度时，由于科氏效应，振子会在水平面上与该方向垂直的水平方向产生科氏加速度，然后通过检测产生科氏加速度的方向上产生的位移变化导致的电容变化即可测定输入角速度。然后在各个相邻的轴向检测驱动电极上，施加相反的高频交流载波信号。最终通过上下公共电极，得到检测电容的电压信号，通过对于输出信号的调制解调，测得反磁悬浮振子的位置偏移变化，从而测得沿垂直方向的角速度。
本发明利用反磁体的反磁效应实现质量块的悬浮，并且在静电力作用下使其产生参考振动。工作时振子悬浮工作，与衬底没有机械相连，使得检测质量整体悬浮，整体振动，从而使得测量更为准确。直接利用振子的反磁作用通过与永磁体的相互作用实现悬浮，在静电力作用下进行参考振动，当外界垂直于参考振动输入角速度时，垂直于参考振动将产生科氏加速度，在科氏加速度作用下，检测质量在垂直于参考振动的方向上产生检测振动，通过电容检测得到的检测振动方向上的位移变化，作为外界加速度的检测信号。本发明检测质量悬浮、结构简单、加工工艺易实现、精度高、成本低。另外，本发明设置检测驱动两用电极，不仅可以检测振子位置偏移，还能够施加驱动力使得振子保持平衡在位置，驱动简单便捷。本发明可以应用在卫星、武器、民用导航等领域。


图l为本发明总体结构示意图。
图2为本发明上极板结构示意图。
图3为本发明下极板结构示意图。
图4为本发明振子周围的检测驱动电极结构示意图。
图5为本发明反磁悬浮振子结构示意图。
图6为本发明上永磁体块结构示意图。
图7为本发明下永磁体块结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图l所示为整体结构，包括上定子l、反磁悬浮振子2、水平检测驱动电极3、下定子4。其中上定子包括上极板、上永磁体块，下定子包括下极板、下永磁体块。反磁悬浮振子2放置在上定子1的上极板、下定子4的下极板之间，水平检测驱动电极3环绕分布在反磁悬浮振子2的周围的同一个平面内，上定子1的上永磁体块在上极板上方，下定子4的下永磁体块在下极板的下方。
本实施例中，反磁悬浮振子2位于多个水平检测驱动电极3的中间。取上定子1与下定子4的中央公共电极13和22中心垂线方向为Z轴方向，取垂直于Z轴且到上定子1与下定子4的中央公共电极13和22距离相等的面所在平面为XY平面。定义下极板中央公共电极22，称其两个平行的正方形面中的一个为下上表面，下上表面比下下表面更靠近振子，称与上表面平行的另一个正方形面为下下表面。称剩余的四个侧面全等长方形中的一个为下前表面，称与其平行的一个面为下后表面。称剩余的两个平面中的一个面为下左表面，称与其对应平行的面为下右表面。并且沿着Z轴从上定子1往下定子4方向看，各个侧面逆时针依次是下前表面、下左表面、下后表面、下右表面。
如图2所示为上极板结构，上极板由上公共电极，上轴向检测驱动电极组
成。它们之伺的连接关系是中央公共电极13为截面为正方形的扁平立方体， 它有上下两个平行的正方形，四个长方形侧面，其中一个正方形面面对悬浮振
子2，周围的八个轴向检测驱动电极均匀分布在中央公共电极13的四周。所述 上轴向检测驱动电极，都是长方体形状块状电极。且长方体的六个面分别与上 定子1中央公共电极13的六个面各自对应平行。对应中央公共电极13每个长 方形侧面处分布两个轴向检测驱动电极。对于上极板的中央公共电极13，与下 极板中央公共电极22同理定义取平行于下极板中央公共电极22的前表面的两 个面之一的面为上前表面，与其平行的面取为上后表面，取平行于下极板中 央公共电极22左表面的两个面之一的面为上左表面，与其平行的面取为上右 表面；并且沿着Z轴从上定子1往下定子4方向看，各个侧面逆时针依次是下 前表面、下左表面、下后表面、下右表面。对于中央公共电极13侧面的八个轴 向检测驱动电极，其中上前表面分布电极靠近左表面的电极称为上前左轴向检 测驱动电极，同理类似定义其他电极分别为上前表面分布电极靠近右表面的电 极称为上前右轴向检测驱动电极。其中上极板的上前左轴向检测驱动电极9，上 极板的上前右轴向检测驱动电极10，上极板的上后左轴向检测驱动电极6,上 极板的上后右轴向检测驱动电极5，上极板的上左前轴向检测驱动电极8，上极 板的上左后轴向检测驱动电极7，上极板的上右前轴向检测驱动电极11，上极 板的上右后轴向检测驱动电极12，中间的公共电极13。上极板上设置八个轴向 检测驱动电极和一个中央公共电极，它们之间的关系是中央公共电极为截面 为正方形的扁平立方体，它有上下两个平行的正方形，四个长方形侧面，其中 一个正方形面面对悬浮振子，周围的八个轴向检测驱动电极均匀分布在中央公 共电极的四周，对应中央公共电极的正方形的每条侧边处的长方形侧面，沿正 方形边长方向 一分为二对应分布两个长方体轴向检测驱动电极。
如图3所示，下定子4的下极板由下公共电极，下轴向检测驱动电极组成。 它们之间的连接关系是中央公共电极为截面为正方形的扁平立方体，它有上 下两个平行的正方形，四个长方形侧面，其中一个正方形面面对悬浮振子2，周 围的八个轴向检测驱动电极均匀分布在中央公共电极的四周。所述下轴向检测
8驱动电极，都是长方体形状块状电极，且长方体的六个面分别与上定子中央公 共电极的六个面各自对应平行。对应中央公共电极每个长方形侧面处分布两个 轴向检测驱动电极。对于中央公共电极侧面的八个轴向检测驱动电极，其中下 前表面分布电极靠近左表面的电极称为下前左轴向检测驱动电极，同理类似定 义其他电极分别为下前表面分布电极靠近右表面的电极称为下前右轴向检测驱 动电极。其中下极板的下前左轴向检测驱动电极18，下极板的下前右轴向检测 驱动电极19，下极板的下后左轴向检测驱动电极15，下极板的下后右轴向检测 驱动电极14,下极板的下左前轴向检测驱动电极17，下极板的下左后轴向检测 驱动电极16，下极板的下右前轴向检测驱动电极20，下极板的下右后轴向检测 驱动电极21，中间的公共电极22。下极板上设置八个轴向检测驱动电极和一个 中央公共电极，它们之间的关系是中央公共电极为截面为正方形的扁平立方 体，它有上下两个平行的正方形，四个长方形侧面，其中一个正方形面面对悬 浮振子，，并且其两个正方形面分别与上极板中央公共电极的正方形面对应平 行，即空间上同轴平行于上极板中央公共电极，周围的八个轴向检测驱动电极 均匀分布在中央公共电极的四周，对应中央公共电极的正方形的每条侧边处的 长方形侧面，沿正方形边长方向一分为二对应分布两个长方体轴向检测驱动电 极，且下定子中央公共电极的两个正方形面分别与上定子中央公共电极的正方 形面对应平行，并且下定子中央公共电极的两个正方形面的四条边也与上定子 中央公共电极的正方形面的四条边对应平行，即上下极板中央公共电极完全同 轴平行。
如图4所示为振子周围检测驱动电极3。由于位移检测电极，都是长方体形 状块状电极。并且这些位移检测电极位于反磁悬浮振子2同一平面内。且长方 体水平位置上分别环绕包围在下极板中央公共电极22的下左表面、下右表面、 下前表面、下后表面，其中沿着中央公共电极22每个长方形面沿着与正方形公 共边方向分别均匀分布有六个检测驱动电极其中下前表面分布电极，依次从 下左表面与下前表面交界线开始到下右表面与下前表面交界线，依次称为前 一水平检测驱动电极29,前二水平检测驱动电极30，前三水平检测驱动电极31， 前四水平检测驱动电极32，前五水平检测驱动电极33，前六水平检测驱动电极 34;同理定义其中下后表面分布电极，依次从下左表面与下后表面交界线开始到下右表面与下后表面交界线，依次称为后一水平检测驱动电极46，后二水 平检测驱动电极45，后三水平检测驱动电极44，后四水平检测驱动电极43，后 五水平检测驱动电极42，后六水平检测驱动电极41;其下左表面分布电极，依
次从下前表面与下左表面交界线开始到下后表面与下左表面交界线，依次称为 左一水平检测驱动电极28，左二水平检测驱动电极27，左三水平检测驱动电极 26，左四水平检测驱动电极25，左五水平检测驱动电极24，左六水平检测驱动 电极23;其中下右表面分布电极，依次从下前表面与下右表面交界线开始到下 后表面与下右表面交界线，依次称为右一水平检测驱动电极35，右二水平检 测驱动电极36，右三水平检测驱动电极37，右四水平检测驱动电极38，右五水 平检测驱动电极39，右六水平检测驱动电极40。
所述水平检测驱动电极，都是长方体形状块状电极，且长方体的六个面与 上定子中央公共电极的六个面面分别对应平行，并且这些水平检测驱动电极的 几何中心都在XY平面内。定义下极板中央公共电极，称其两个平行的正方形面 中的一个为下上表面，下上表面比下下表面更靠近振子，称与上表面平行的另 一个正方形面为下下表面。称剩余的四个侧面全等长方形中的一个为下前表面， 称与其平行的一个面为下后表面。称剩余的两个平面中的一个面为下左表面， 称与其对应平行的面为下右表面。并且沿着Z轴从上定子往下定子方向看，各 个侧面逆时针依次是下前表面、下左表面、下后表面、下右表面。水平检测驱 动电极长方体水平位置上分别环绕包围在下极板中央公共电极的下左表面、下 右表面、下前表面、下后表面，其中沿着中央公共电极每个长方形面沿着与正 方形公共边方向分别均匀分布有六个检测驱动电极。
如图5所示，反磁悬浮振子2，结构为截面为正方形的扁平立方体，它有上 下两个平行的正方形，四个长方形侧面。反磁悬浮振子放置在上定子的上极板、 下定子的下极板之间，并且反磁悬浮振子2位于多个水平检测驱动电极的中间。
如图6所示为上永磁体块，上永磁体块由一个正方形扁平永磁块和以其为 中心的六个紧密嵌套的方形永磁体环套构而成。从中心向外依次称为上一环54， 上二环53，上三环52，上四环51，上五环50，上六环49，上七环48，并且相 邻永磁体环同一端面的磁极性相异。
如图7所示为下永磁体块，下永磁体块由一个正方形扁平永磁块和以其为中心的六个紧密嵌套的方形永磁体环套构而成。从中心向外依次称为下一环61， 下二环60，下三环59，下四环58，下五环57，下六环56，下七环55，并且相 邻永磁体环同一端面的磁极性相异。并且上下永磁体块在对应的竖直方向上的 面形成N-N或者S-S的一一对应的磁极极性关系。
本实施例的加工工艺简单，反磁悬浮振子是用热解石墨制成的。然后在基 体上采用MEMS (微机电系统)工艺利用光刻胶作为掩膜，对光刻胶图形化之后 进行电镀铜得到电极。
本实施例利用反磁悬浮振子本身的反磁效应使得反磁悬浮振子实现稳定悬 浮，利用反磁悬浮振子本身的差动电容产生的电压信号作为位移检测信号，并 给于反馈力或力矩，避免反磁悬浮振子在平衡位置的位移或转角偏差。反磁效 应与静电反馈力同时作用于反磁悬浮振子，以反磁效应为主使反磁悬浮振子自 稳定，静电力为辅助使反磁悬浮振子无位移或转角偏差。假如检测到振子在X 轴方向上有位移偏移，就在后三水平检测驱动电极44、后四水平检测驱动电极 43和前三水平检测驱动电极31、前四水平检测驱动电极32上分别施加直流电 压，从而产生反馈力，使振子回到平衡位置。假如检测到振子在Y轴方向上有 位移偏移，就在左三水平检测驱动电极26、左四水平检测驱动电极25和右三水 平检测驱动电极37、右四水平检测驱动电极38上分别施加直流电压，从而产生 反馈力，使振子回到平衡位置。假如检测到振子在Z轴方向上有位移偏移，就 在上前左轴向检测驱动电极9、上极板的上前右轴向检测驱动电极10，上极板 的上后左轴向检测驱动电极6、上极板的上后右轴向检测驱动电极5，上极板的 上左前轴向检测驱动电极8、上极板的上左后轴向检测驱动电极7，上极板的上 右前轴向检测驱动电极11、上极板的上右后轴向检测驱动电极12和下前左轴向 检测驱动电极18,下极板的下前右轴向检测驱动电极19，下极板的下后左轴向 检测驱动电极15，下极板的下后右轴向检测驱动电极14，下极板的下左前轴向 检测驱动电极17，下极板的下左后轴向检测驱动电极16，下极板的下右前轴向 检测驱动电极20，下极板的下右后轴向检测驱动电极21上分别施加直流电压， 从而产生反馈力，使振子回到平衡位置。
假如检测到振子沿X轴有正相转动角度偏移，就在下极板的下右前轴向检 测驱动电极20、下极板的下右后轴向检测驱动电极21和上极板的上左前轴向检
11测驱动电极8、上极板的上左后轴向检测驱动电极7上分别施加直流电压，从而 产生反馈力矩，使振子回到平衡位置。假如检测到振子沿X轴有负相转动角度 偏移，就在上极板的上右前轴向检测驱动电极11、上极板的上右后轴向检测驱 动电极12和下极板的下左前轴向检测驱动电极17、下极板的下左后轴向检测驱 动电极16上分别施加直流电压，从而产生反馈力矩，使振子回到平衡位置。
假如检测到振子沿Y轴有正相转动角度偏移，就在上极板的上后左轴向检 测驱动电极6、上极板的上后右轴向检测驱动电极5和下极板的下前左轴向检测 驱动电极18、下极板的下前右轴向检测驱动电极19上分别施加直流电压，从而 产生反馈力矩，使振子回到平衡位置。假如检测到振子沿Y轴有负相转动角度 偏移，就在上极板的上前左轴向检测驱动电极9，上极板的上前右轴向检测驱动 电极IO和下极板的下后左轴向检测驱动电极15，下极板的下后右轴向检测驱动 电极14上分别施加直流电压，从而产生反馈力矩，使振子回到平衡位置。
假如检测到振子沿Z轴有正相转动角度偏移，就在左五水平检测驱动电极 24、左六水平检测驱动电极23和右一水平检测驱动电极35、右二水平检测驱动 电极36上分别施加直流电压，从而产生反馈力矩，使振子回到平衡位置。假如 检测到振子沿Z轴有负相转动角度偏移，就在右五水平检测驱动电极39、右六 水平检测驱动电极40和左一水平检测驱动电极28、左二水平检测驱动电极27 上分别施加直流电压，从而产生反馈力矩，使振子回到平衡位置。
位置检测原理在X方向上的(或Y方向上的)驱动电极之间交替加上直 流电压激励时，反磁悬浮振子会产生在X方向上的(或Y方向上的)参考振动， 当外界受到与运动方向垂直的垂直于XY方向的Z方向上的角速度时，由于科氏 效应，振子会在Y方向上(或X方向上)产生科氏加速度，然后通过检测Y方 向上(或X方向上)产生的位移变化导致的电容变化即可测定输入角速度。在 上极板的上前左轴向检测驱动电极9、上前右轴向检测驱动电极10与下极板的 下后左轴向轴向检测电极15、下后右轴向轴向检测电极14上施加相反的高频交 流载波信号。在上极板的上后左轴向检测电极6、上后右轴向检测电极5与下极 板的下前左轴向检测电极18、下前右19轴向检测电极上施加相反的不同频率的 高频交流载波信号。在上极板的上左前轴向检测电极8、上左后轴向检测电极7 与下极板的下右前轴向检测电极20、下右后轴向检测电极21上施加相反的不同频率的高频交流载波信号。在上极板的上右前轴向检测电极11、上右后轴向检 测电极12与下极板的下左前轴向检测电极17、下左后轴向检测电极16上施加 相反的不同频率的高频交流载波信号。在振子周围的前一水平检测驱动电极29、 前二水平检测驱动电极30与后五水平检测驱动电极42、后六水平检测驱动电极 41上施加相反的不同频率的高频交流载波信号。在振子周围的前五水平检测驱 动电极33、前六水平检测驱动电极34与后一水平检测驱动电极46、后二水平 检测驱动电极45上施加相反的不同频率的高频交流载波信号。在振子周围的前 三水平检测驱动电极31、前四水平检测驱动电极32与后三水平检测驱动电极 44、后四水平检测驱动电极43上施加相反的不同频率的高频交流载波信号。在 振子周围的左一水平检测驱动电极28、左二水平检测驱动电极27与右五水平检 测驱动电极39、右六水平检测驱动电极40上施加相反的不同频率的高频交流载 波信号。在振子周围的左五水平检测驱动电极24、左六水平检测驱动电极23与 右一水平检测驱动电极35、右二水平检测驱动电极36上施加相反的不同频率的 高频交流载波信号。在振子周围的左三水平检测驱动电极26、左四水平检测驱 动电极25与右三水平检测驱动电极37、右四水平检测驱动电极38上施加相反 的不同频率的高频交流载波信号。最终通过上中央公共电极13与下中央公共电 极22，得到检测电容的电压信号，通过对于输出信号的调制解调，测得反磁悬 浮振子2的位置偏移变化，从而测得沿Z轴的角速度。
由于振动式陀螺仪基本上都是利用弹性支悬的振动机械元件作为检测质 量，基于参考振动下的科氏加速度来检测角速度的。因此，如果敏感质量与机 械衬底相连，要达到检测模态对于误差要求较高，对于稳定性要求也较高。本 发明中由于本发明的振子的悬浮效果，相比较其他接触式振动陀螺，敏感质量 块可以整体运动，与基体没有支撑连接，可以很好减小理论与实际器件的误差， 以保证检测加速度的准确性。
1权利要求
1、一种反磁悬浮振动微陀螺，包括反磁悬浮振子、上定子、下定子、水平检测驱动电极，其特征在于，上定子包括上极板、上永磁体块，下定子包括下极板、下永磁体块，反磁悬浮振子放置在上定子的上极板、下定子的下极板之间，水平检测驱动电极环绕分布在反磁悬浮振子的周围的同一个平面内，上定子的上永磁体块在上极板上方，下定子的下永磁体块在下极板的下方；其中所述上极板上设置八个轴向检测驱动电极和一个中央公共电极，中央公共电极为截面为正方形的扁平立方体，它有上下两个平行的正方形，四个长方形侧面，其中一个正方形面面对反磁悬浮振子，周围的八个轴向检测驱动电极均匀分布在中央公共电极的四周，对应中央公共电极的正方形的每条侧边处的长方形侧面，沿正方形边长方向一分为二对应分布两个长方体轴向检测驱动电极；所述下极板上设置八个轴向检测驱动电极和一个中央公共电极，中央公共电极为截面为正方形的扁平立方体，它有上下两个平行的正方形，四个长方形侧面，其中一个正方形面面对反磁悬浮振子，并且其两个正方形面分别与上极板中央公共电极的正方形面对应平行，即空间上同轴平行于上极板中央公共电极，周围的八个轴向检测驱动电极均匀分布在中央公共电极的四周，对应中央公共电极的正方形的每条侧边处的长方形侧面，沿正方形边长方向一分为二对应分布两个长方体轴向检测驱动电极，且下定子中央公共电极的两个正方形面分别与上定子中央公共电极的正方形面对应平行，并且下定子中央公共电极的两个正方形面的四条边也与上定子中央公共电极的正方形面的四条边对应平行，即上下极板中央公共电极完全同轴平行。
2、 根据权利要求1所述的反磁悬浮振动微陀螺，其特征是，所述反磁悬浮 振子材料为反磁材料，其截面为正方形的扁平立方体，它有上下两个平行的正 方形，四个长方形侧面。
3、 根据权利要求l所述的反磁悬浮振动微陀螺，其特征是，所述位移检测 电极，都是长方体形状块状电极，并且这些位移检测电极位于反磁悬浮振子同 一平面内，位移检测电极共有24个，分别平均分布在反磁悬浮振子平面内的四 个侧面周围，每个侧面分布6个。
4、 根据权利要求1所述的反磁悬浮振动微陀螺，其特征是，所述上极板上 设置的八个轴向检测驱动电极，都是长方体形状块状电极。
5、 根据权利要求l所述的反磁悬浮振动微陀螺，其特征是，所述下极板上 设置的八个轴向检测驱动电极，都是长方体形状块状电极，且长方体的六个面 分别与上定子中央公共电极的六个面各自对应平行。
6、 根据权利要求l所述的反磁悬浮振动微陀螺，其特征是，所述上永磁体 块，由一个正方形扁平永磁块和以其为中心的六个紧密嵌套的方形永磁体环套 构而成，并且相邻永磁体环同一端面的磁极性相异。
7、 根据权利要求1所述的反磁悬浮振动微陀螺，其特征是，所述下永磁体 块，由一个正方形扁平永磁块和以其为中心的六个紧密嵌套的方形永磁体环套 构而成，相邻永磁体环同一端面的磁极性相异，并且上下永磁体块在对应的竖 直方向上的面形成N-N或者S-S的一一对应的磁极极性关系。
全文摘要
本发明涉及一种微机电技术领域的反磁悬浮振动微陀螺，包括反磁悬浮振子、上定子、下定子、水平检测驱动电极，上定子包括上极板、上永磁体块，下定子包括下极板、下永磁体块，水平检测驱动电极环绕分布在反磁悬浮振子的周围的同一个平面内，上定子的上永磁体块在上极板上方，下定子的下永磁体块在下极板的下方；所有电极关于反磁悬浮振子中心对称分布。利用反磁悬浮振子在一定频率下的参考振动作为工作状态，当外界有垂直方向角速度输入时，会产生柯氏力，使反磁悬浮振子发生位移偏移，产生电势。从而通过检测输出电极上的电压信号检测外界的输入角速度。本发明结构简单，加工工艺简单，精度高，成本低。
文档编号G01C19/5733GK101476887SQ20091004576
公开日2009年7月8日 申请日期2009年2月5日 优先权日2009年2月5日
发明者凯 刘, 武 刘, 张卫平, 戴福彦, 陈文元 申请人:上海交通大学