专利名称：双轴旋转速率传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的旋转速率传感器。
背景技术：
例如，在用于控制并限制机动车围绕其垂直轴线的不期望的偏航移动的驾驶稳定性控制系统(ESP)中，将使用传感器测量可由驾驶员随意改变的众多变量。驾驶员可改变的变量包括转向角(steer angle)、加速器踏板位置、制动压力、车辆的侧向加速度以及个别车轮的转动速度。根据所测量的变量计算设定点偏航速率。同时，使用偏航速率传感器测量响应于驾驶操纵而发生的偏航速率的实际值。如果偏航速率的实际值与偏航速率的计算的设定点值的不同超出危及驾驶稳定性的预定程度，则通过选择性地介入刹车和引擎将车辆的偏航移动以及因此实际偏航速率限于许可的值。除驾驶稳定性控制系统以外，车辆乘客保护装置用于增加车辆乘客在机动车中的安全性。相当数量的事故仅涉及一辆机动车。如果在事故期间机动车围绕其纵向轴线翻滚，则在这种类型的事故中经常出现致命伤害。具体地说，在敞篷车的情况下，车辆的翻滚会具有致命后果。为此，敞篷车的车辆乘客保护装置是公知的，其确保车辆乘客的生存空间，以便在翻滚的情况下，车辆乘客不会直接接触下表面。在车辆乘客的头部上方展开的翻滚杆将实现此用途。但是，在敞篷车的情况下，固定式翻滚杆在相当程度上负面地影响了美感。为此，提供了多种敞篷车保护装置，它们在正常情况下隐藏在车辆座位中或在车辆座位之后并且未展开，然后在即将发生翻滚时才执行保护功能。迅速触发此类保护装置要求迅速检测到即将发生的翻滚过程。在车辆间距离控制系统中，额外地使用例如俯仰速率，以便定向测量波束(雷达、红外线等)或用于控制灯光系统。图1包含偏航速率、翻滚速率以及俯仰速率的定义。对于车轮所处的平面而言，偏航轴线对应于此平面的ζ方向(在笛卡尔坐标系中)。
发明内容
本发明的目标是提供一种允许更精确和/或更稳健(robust)地检测围绕至少两个敏感轴的旋转速率的旋转速率传感器和/或提供所述旋转速率传感器的相对紧凑的设计。根据本发明，通过如权利要求1中所述的微机械旋转速率传感器实现此目标。所述旋转速率传感器的衬底的基础面优选地被定向为平行于笛卡尔坐标系的x_y 平面。布置所述第一和第二敏感轴，具体地说，基本上以彼此成直角来布置所述第一和第二敏感轴。所述第一和第二震动块的驱动方向优选地基本上与所述第一和所述第二敏感轴两者成直角。所述至少一个致动单元优选地具有至少电极结构或梳形结构并且以这样的方式被配置和致动在所述致动单元的所述电极结构或梳形结构与分配有所述致动单元的所述震动块之间或在所述电极结构或梳形结构的一部分与所述震动块之间存在电致动电压，该致动电压产生电动力(electrical force)，可以使用所述电动力影响所述震动块的偏转 (deflection)特性。所述旋转速率传感器优选地具有实现为正交微调致动单元的至少一个致动单元， 并且至少一个正交微调控制单元以这样的方式设置至少一个电致动电压抑制至少所述第一和第二震动块的寄生振荡分量和/或正交信号。优选地，所述旋转速率传感器具有实现为重置致动单元的至少一个致动单元，并且所述旋转速率传感器具有重置控制单元，所述重置控制单元以这样的方式设置至少一个电致动电压对于所述第一和/或第二敏感轴而言，重置并且具体地说连续地重置读出偏转和/或读出振荡。有利地，所述旋转速率传感器具有实现为组合式正交微调重置致动单元的至少一个致动单元，并且所述旋转速率传感器具有正交微调重置控制单元，所述重置控制单元以这样的方式设置至少一个电致动电压对于所述旋转速率传感器的所述第一和/或第二敏感轴而言，重置并且具体地说连续地重置读出偏转和/或读出振荡，并且抑制至少所述第一和第二震动块的寄生振荡分量和/或正交信号。具体地说，优选地以这样的方式实现所述正交微调重置控制单元所述正交微调重置控制单元设置或调整用于正交微调的直流电压分量以及用于重置的交变电压分量作为致动电压。优选地，对于所述第一和第二震动块的偏转，所述旋转速率传感器分别包括至少第一、第二和第三振荡器配置，其中所述第一振荡器配置具有至少一个驱动单元，所述驱动单元将驱动振荡施加于所述第一振荡器配置，所述驱动振荡包括所述震动块在第一轴的方向上的偏转，其中所述第一振荡器配置具有限定的驱动共振频率或驱动频率，所述第二振荡器配置本质上通过所述震动块在第二轴的方向上的偏转来限定，所述偏转的形式为第一读出振荡，所述振荡由围绕所述第一敏感轴的旋转速率的效应和/或检测所产生，其中所述第二振荡器配置具有限定的第一读出共振频率，所述第三振荡器配置本质上通过所述震动块在第三轴的方向上的偏转来限定，所述偏转的形式为第二读出振荡，所述振荡由围绕所述第一第二敏感轴的旋转速率的效应和 /或检测所产生，其中所述第三振荡器配置具有限定的第二读出共振频率。所述旋转速率传感器优选地包括用于为了驱动振荡而驱动至少所述第一和第二震动块的至少一个驱动单元，其中以这样的方式配置此驱动单元所述驱动单元反相驱动所述第一和第二震动块，也就是说，所述第一和第二震动块对于所述驱动振荡而言彼此基本上被相位移180°。结果，整个旋转速率传感器的重心对于所述驱动振荡而言基本上保持不变。所述至少一个驱动单元优选地包括驱动控制单元和驱动检测单元，所述驱动检测单元检测所分配的至少一个震动块的偏转并使此信息可用，具体地说，使此信息可用于所述驱动控制单元。优选地，所述旋转速率传感器具有实现为共振频率移位致动单元的至少一个致动单元，并且所述旋转速率传感器具有共振频率移位控制单元，所述共振频率移位控制单元以这样的方式设置至少一个电致动电压一个或多个对应振荡器配置的所述驱动共振频率和/或所述第一读出共振频率和/或这两个共振频率被更改限定的值和/或被设置为限定的值。
所述旋转速率传感器优选地对于每个震动块而言具有分配给此震动块的共振频率移位致动单元和/或正交微调致动单元和/或重置致动单元和/或组合式正交微调重置致动单元。所述至少一个耦合梁优选地悬挂在至少一个弹性元件上，具体地说，悬挂在扭力弹性元件上。在此上下文中，此至少一个弹性元件特别优选地被夹紧到所述衬底上并与所述衬底一起形成锚固点。有利地，以防止所述耦合梁的平移偏转的方式实现和夹紧或附接此至少一个弹性元件。所述至少一个耦合梁优选地基本上在其重心区中悬挂在所述至少一个弹性元件
上。 有利地，在每种情况下，所述至少一个耦合梁的末端借助弹性元件连接或耦合到所述震动块。具体地说，所述至少一个耦合梁的第一端连接到所述第一震动块并且第二端连接到所述第二震动块。优选地，以这样的方式配置和布置所述至少一个耦合梁就所述第一和/或第二读出振荡而言，所述至少一个耦合梁抑制所述第一和第二震动块的不希望的振荡和偏转， 具体地说，特别优选地，抑制所述第一和第二震动块的共相位或校正的并相同定向的平移偏转。所述至少一个电极结构优选地，具体地说在每种情况下，具有至少一个电极，所述电极特别优选地实现为电容器极板，所述电容器极板被实现为基本上平行于所述旋转速率传感器的所述衬底的所述基础面。所述至少一个梳形结构优选地，具体地说在每种情况下，具有在所述衬底中形成的梳背和齿，并且所述梳背和齿几何布局被构造为至少在所述衬底的平面中。所述梳形结构的齿及其相应的一个或多个齿侧外面特别优选地形成电极，所述电极的法线被定向为垂直于所述衬底的平面的法线。至少所述第一和第二震动块并且具体地说所述旋转速率传感器的其他单元优选地借助实现为U形或V形或S形的弹性元件连接到所述衬底和/或彼此相连。这些弹性元件，具体地说在每种情况下，具有两个弹性梁元件，所述弹性梁元件在非偏转状态被定向为基本上彼此平行并且特别优选地在这些弹性梁元件的方向上可相对于彼此偏转。正交微调单元和/或重置单元和/或频移单元和/或驱动控制单元优选地包括供电单元，以便将电能或电压提供给至少一个所分配的梳形结构和/或电极结构以及具体地说电子控制单元，所述电子控制单元根据限定的设置算法和/或控制算法使此电气电压可用并计算和/或调整将相应地可用的电压值。优选地，所述第二和第三振荡器配置以这样的方式实现和/或操作所述第一读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差以及所述第二读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差均大于零或均小于零，其中具体地说，所述第一读出共振频率与所述第二读出共振频率之间的差的绝对值大于0. 1赫兹，具体地说，大于1赫兹，特别优选地，大于10赫兹，并且非常特别优选地，大于50赫兹。有利地，所述第二和第三振荡器配置以这样的方式实现和/或工作所述第一读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差大于零并且所述第二读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差小于零，或者反之，其中具体地说，所述第一读出共振频率与所述第二读
7出共振频率之间的差的绝对值大于0. 1赫兹，具体地说，大于1赫兹，特别优选地，大于10 赫兹，并且非常特别优选地，大于50赫兹。优选地，所述第二和第三振荡器配置以这样的方式实现和/或操作所述第一读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差基本上等于零或所述第二读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差基本上等于零，或者所述第一读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差以及所述第二读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差分别基本上等于零。读出共振频率与驱动共振频率之间的差基本上等于零优选地意味着此差小于10 赫兹，具体地说，小于1赫兹，并且特别优选地，小于0.1赫兹。优选地，针对所述第一和第二读出共振频率之间的距离，即针对所述第二读出共振频率与所述第一读出共振频率之间的差的绝对值而选择相对大的值，以便就频率在此频率差范围内的干扰变量而言，避免两个读出振荡之间的串扰以及尽可能地不受外部干扰的影响，并且此差的绝对值因此具体地说大于0. 1赫兹，特别优选地，大于1赫兹，非常特别优选地，大于10赫兹，并且尤其非常特别优选地，大于50赫兹。优选地，对于至少所述第一震动块，并且具体地说对于每一个震动块，所述旋转速率传感器包括至少一个驱动单元以及至少第一和第二检测单元，其中此驱动单元和/或所述第一和/或所述第二检测单元经由至少一个弹性元件连接到所述震动块并且具体地说未刚性地耦合到所述震动块。备选地，所述第一和第二震动块至少部分地以基本上刚性的方式优选耦合到所分配的驱动单元和/或耦合到所分配的所述第一和/或第二检测单元。有利地，所述第一和第二震动块均至少以部分刚性的方式连接或耦合到所分配的所述驱动单元以及连接或耦合到所分配的所述第一和第二检测单元。优选地，所述第一和第二震动块均包括基本块以及至少一个附加的旋转速率敏感部件块，其中具体地说，所述基本块是所述第二振荡器配置的一部分并在旋转速率围绕所述第一敏感轴作用时被激励以经历所述第一读出振荡，其中具体地说，所述附加的旋转速率敏感部件块在此也振荡，但是在所述第三轴的方向上不会被激励，其中此部件块是所述第三振荡器配置的一部分，并且在旋转速率围绕所述第二敏感轴作用时，所述部件块被激励以经历所述第二读出振荡，相应基本块不会追随所述第二读出振荡。所述旋转速率敏感部件块借助弹性元件耦合到所述基本块，其中具体地说独占地实现此弹性耦合，以便在驱动方向上基本上是刚性的。所述相应基本块在每种情况下至少部分地刚性连接到所分配的驱动单元和所分配的第一检测单元。另一方面，所述旋转速率敏感部件块仅至少部分地刚性连接到所分配的第二检测单元，并且经由所述基本块与所述部件块之间的至少一个弹性元件至少部分地与所述驱动单元和所述第一检测单元解除耦合。有利地，所述第一和第二震动块均包括基本块以及至少一个附加的旋转速率敏感部件块，其中具体地说，所述基本块是所述第二振荡器配置的一部分并在旋转速率围绕所述第一敏感轴作用时被激励以经历所述第一读出振荡，其中具体地说，所述附加的旋转速率敏感部件块在此也振荡，但是在所述第三轴的方向上不会被激励，其中此部件块是所述第三振荡器配置的一部分，并且在旋转速率围绕所述第二敏感轴作用时，所述部件块被激励以经历所述第二读出振荡，相应基本块不会追随所述第二读出振荡。所述旋转速率敏感部件块借助弹性元件耦合到所述驱动单元，其中具体地说独占地实现此弹性耦合，以便在驱动方向上基本上是刚性的。所述基本块同样以基本上刚性的方式在输出方向上并且具体地说独占地在驱动方向上耦合到具有附加弹性元件的所述驱动单元。所述相应基本块以这样的方式经由附加弹性元件耦合到所分配的第一检测单元此检测单元具体地说可以基本上仅在所述第二轴的方向上偏转，即至少在第一读出振荡的范围内。另一方面，所述旋转速率敏感部件块至少部分地刚性连接到并且具体地说独占地连接到所分配的第二检测单元， 并且仅经由弹性元件耦合到其他单元。在此上下文中，以上这些单元中的每个单元均优选地包括耦合或刚性连接到对应震动块的部分以及不接触所述震动块并具体地说耦合和/或刚性连接到所述衬底的部分。对于所述第一和/或第二和/或第三振荡器配置，所述驱动单元和/或所述第一和/或第二检测单元有利地至少部分地是所述第一和/或第二震动块的一部分。优选地，所述第一和第二震动块均具有至少第一旋转速率敏感部件块，所述旋转速率敏感部件块通过至少一个弹性元件并且具体地说通过至少一个扭力弹性元件与相应震动块的至少一个其他部件单元相连，其中以这样的方式实现和配置此第一旋转速率敏感部件块所述第一旋转速率敏感部件块或者是所述第二振荡器配置的一部分，或者是所述第三振荡器配置的一部分。有利地，所述旋转速率传感器具有至少第一耦合梁，以这样的方式实现和布置所述第一耦合梁对于所述第二振荡器配置内的所述第一读出振荡，所述第一耦合梁耦合所述第一和第二震动块的偏转，并且所述旋转速率传感器附加地具有至少第二并且具体地说至少第二和第三耦合梁，以这样的方式实现和布置所述第二或所述第二和第三耦合梁对于所述第三振荡器配置内的所述第二读出振荡，所述第二或所述第二和第三耦合梁耦合所述第一和第二震动块的偏转。优选地，至少一个正交微调致动单元具有至少一个梳形结构，所述梳形结构实现为正交微调梳形结构并包括至少一个梳形结构基本元件对，所述梳形结构基本元件对包括至少第一和第二梳形结构基本元件，所述梳形结构基本元件均包括第一和第二梳背并包括均与所述梳背整体相连的一个或两个或更多个齿，其中这些第一和第二梳背的齿以不接触的方式并且具体地说以交替的方式彼此啮合，其中与所述第一梳形结构基本元件相比，基本上以这样的方式实现和布置所述第二梳形结构基本元件对于从所述第一梳形结构基本元件开始的几何考虑，所述第二梳形结构基本元件相对于所述衬底的表面的法线旋转 180°，并且具体地说，在所述衬底的平面内以平移的方式移位。所述正交微调梳形结构的梳形结构基本元件对的所述第一和所述第二梳形结构基本元件之间的几何关系因此有利地基本上被限定为所述衬底的平面中的限定点处或周围的点镜像并且可选地被限定为所述衬底的平面中的平移移位。有利地，所有具体地说整体连接的第一梳背均刚性连接到所述衬底或是所述衬底的一部分，并且所有所述第一梳背基本上均连接到同一电势。优选地，所有具体地说整体连接的第二梳背均刚性地并且具体地说整体地连接到所述震动块之一或是此震动块的一部分，并且所有所述第二梳背基本上均连接到同一电势。在每种情况下的所有所述第一梳背以及在每种情况下的所有所述第二梳背优选地整体地彼此相连并形成公共第一梳背和公共第二梳背。
所述正交微调控制单元优选地以导电的方式共同连接到所述第一梳背或所述第一公共梳背并且在每种情况下共同连接到所述第二梳背或所述第二公共梳背，并且向所述梳背施加所述致动电压或在所述梳背处设置所述致动电压。所述正交微调致动单元的梳形结构优选地包括限定数量的梳形结构基本元件，在每种情况下，在所述梳形结构基本元件处，所述第一梳背和所述第二梳背整体地彼此相连。所述正交微调致动单元优选地具有多个此类如上所述的梳形结构，所述梳形结构布置为在空间上彼此分离。优选地，所述齿基本上以直角被附接到相应梳背。有利地，所述第一和第二梳形结构基本元件的两个梳背被布置为基本上彼此平行。优选地，彼此交替啮合满足不接触齿连接的示意模式(schematic pattern) 0有利地，至少一个组合式正交微调重置致动单元包括组合式梳形结构，所述组合式梳形结构包括正交微调梳形结构，所述正交微调梳形结构包括至少一个梳形结构基本元件对，所述梳形结构基本元件对包括至少第一和第二梳形结构基本元件，所述梳形结构基本元件均包括第一和第二梳背并包括均与所述梳背整体相连的一个或两个或更多个齿，其中这些第一和第二梳背的齿以不接触的方式并且具体地说以交替的方式彼此啮合，其中与所述第一梳形结构基本元件相比，基本上以这样的方式实现和布置所述第二梳形结构基本元件对于从所述第一梳形结构基本元件开始的几何考虑，所述第二梳形结构基本元件相对于所述衬底的表面的法线旋转180°，并且具体地说在所述衬底的平面内以平移的方式被移位，其中所述组合式梳形结构附加地具有配置为重置梳形结构的梳形结构，其中此重置梳形结构包括至少梳形结构基本元件对，所述梳形结构基本元件对包括至少第一和第二梳形结构基本元件，所述梳形结构基本元件均包括第一和第二梳背并包括均与所述梳背整体相连的一个或两个或更多个齿，其中这些第一和第二梳背的齿以不接触的方式并且具体地说以交替的方式彼此啮合，其中与所述第一梳形结构基本元件相比，基本上以这样的方式实现和布置所述第二梳形结构基本元件对于从所述第一梳形结构基本元件开始的几何考虑，此第二梳形结构基本元件沿与所述第一或第二梳背中的至少一个梳背平行的直线被镜像，并且具体地说在所述衬底的平面内以平移的方式被移位。所述正交微调梳形结构和/或所述重置梳形结构的梳形结构基本元件优选地并且具体地说均以这样的方式实现所述第一梳背的齿均以相同方式啮合在所述第二梳背的齿隙中或各齿之间，其中在未偏转状态或静止状态中，所述第一梳背的相应至少一个齿在所述第二梳背的相应齿隙中的此相应啮合不会在中心处发生。对应地实现和布置相应第一和第二梳背及其齿。在每种情况下，所述第一梳背的啮合在所述第二梳背的齿隙中的齿与所述第二梳背的此齿隙的相邻齿之间的距离有利地对于这两个梳背的所有齿到齿间隙啮合均相同。所述第一梳背的在每种情况下啮合在所述第二梳背的齿隙中的至少一个齿特别优选地，在每种情况下对于未偏转状态或静止状态，在此未关于其距所述第二梳背的此齿隙的两个相连齿的距离在中心处定向。优选地，在每种情况下，所述正交微调梳形结构和所述重置梳形结构的所述第一梳背以及在每种情况下，所述正交微调梳形结构和所述重置梳形结构的所述第二梳背被实现为一个部件，并且因此具体地说，形成公共第一梳背和/或公共第二梳背和/或连接到同
一电势。所述第一公共梳背优选地实现为在两侧上具有向外突出的齿或包括两个第一公共梳背的公共梳背，所述两个公共梳背彼此具有间隔并具有朝向彼此或向内凸出的齿。所述第一公共梳背连接到并且具体地说刚性连接到所述旋转速率传感器的所述衬底。所述第二公共梳背优选地实现为具有向内突出的齿的框架，所述齿具体地说从所述框架的两个相对侧开始，或者实现为在两侧上具有向外突出的齿的公共梳背。所述第二公共梳背具体地说实现为可相对于所述衬底移动，并且特别优选地以至少部分刚性的方式连接到所述第一和/或第二震动块。此类框架优选地是具有矩形外部基础表面和内部基础表面的框架几何形状。优选地，所述正交微调重置控制单元以导电的方式相应地共同地连接到所述第一梳背或所述第一公共梳背并相应地共同地连接到所述第二梳背或所述第二公共梳背，并且将致动电压施加于所述梳背或在所述梳背处设置致动电压，以便共同地用于微调正交或用于抑制正交信号或用于重置所述读出偏转和/或读出振荡。本发明还涉及一种用于制造根据本发明的微机械旋转速率传感器的方法。本发明还涉及在机动车的传感器控制系统和/或车辆移动动力控制系统中使用所述旋转速率传感器，其中借助根据本发明的一个或多个旋转速率传感器检测机动车的偏航速率和翻滚速率或偏航速率和俯仰速率或翻滚速率和俯仰速率或偏航速率和翻滚速率和俯仰速率。此信息用于在ESP中检测和控制车辆移动动力状况、车辆乘客保护以及舒适性控制系统。在从属权利要求和以下参考附图的示意性实施例的描述中可以提供更多优选实施例。
图1至33分别示出了概略实例和示意性实施例。
具体实施例方式所述旋转速率传感器优选地基于包括弹性元件和块(mass)系统的振动微机械旋转速率传感器的原理。其核心由具有移动自由度A的单片旋转速率传感器元件形成。在此， 驱动单元(AE)激励传感器结构的各部分或整个结构(震动块(seismic mass) :SM)以沿此自由度振荡。沿自由度A或第一轴的共振频率是fA。此外，存在另外两个移动自由度(Si 和S》和/或所述结构的各部分的方向上的第二和第三轴，或者如果旋转速率传感器围绕与A正交并且具体地说在Sl和S2的方向上的轴旋转，则可以偏转整个结构。移动自由度 Sl和S2特别优选地基本上彼此正交并且与驾驶的驾驶方向A正交。因此，A、S1和S2形成笛卡尔坐标系统(χ、y和ζ)。沿自由度Sl和S2的共振频率是fSl和fS2。所述旋转速率传感器优选地具有检测单元SDl和SD2以便监视震动块在驾驶AD 的驾驶方向A和/或检测方向Sl和S2中的偏转。这些检测装置将沿这些移动自由度的移动转换成可测量的电气变量，如参考图2所示。此外，所述旋转速率传感器优选地具有诸如共振频率移位致动单元和/或正交微调致动单元之类的装置以便抑制A对Sl或S2的串扰，以及设置传感器结构的移动自由度在方向Sl和S2上的自然共振频率。借助这些装置，可以补偿制造引入的与理想结构的偏差。此外，存在诸如重置致动单元的装置，其可用于主动地抑制传感器结构沿Sl和S2的检测移动，结果是重置力的强度构成旋转速率的测量值，其中这些关系在图3中示出。例如，如果然后激励旋转速率传感器以沿驾驶方向A振荡和围绕Sl旋转，则科里奥利(Coriolis)力沿S2作用于所述结构的移动块上，S卩，Sl是旋转速率传感器元件的第一敏感测量轴。所述科里奥利力导致传感器结构的部分或整个传感器结构沿S2移动，使用SD2将该移动转换成与所述科里奥利力成比例的可测量的电气变量。例如，如果旋转速率传感器围绕S2旋转，则科里奥利力将沿Sl作用于其上，即，S2是旋转速率传感器元件的第二敏感轴。这导致传感器结构的部分或整个传感器结构沿Sl移动，使用SDl将该移动转换成与所述科里奥利力成比例的可测量的电气变量。在此，出现的科里奥利力基本上与外部旋转速率和震动块的幅度成比例。为此，驱动单元优选地以震动块的共振频率fA激励震动块，结果是借助机械放大以较低的驱动功率达到最大振荡幅度(振荡器品质)。当科里奥利力起作用时，将以此驱动频率生成在Sl或S2的方向上的力分量。在下文中，例示了确保围绕Sl和S2的旋转速率的测量的不同示意性共振频率序列。在此，由频率差AfSl = fSl-fA和AfS2 = fS2-fA描述的共振频率的相对位置非常重要。在此情况下，fSl是第一读出共振频率，fS2是第二读出共振频率并且fA是驱动共振频率。为了避免当存在外部干扰时驱动和检测装置相互激励而振荡，Sl和S2的共振频率优选不等于驱动A的共振频率。相对于A的此频率间隔因此影响SDl和SD2的灵敏度， 并且它们彼此越接近，共振频率增大导致的机械放大就越高。但是，系统对传感器和读出电子设备的外部(低频)干扰的敏感度也越高。此外，当存在较小的频率差AfSl和AfS2 时，如果频率差AfSl和AfS2的绝对值随外部影响而变化，则旋转速率的放大的相对变化将较大。具体地说，还这样选择两个检测频率或所述第一和第二读出共振频率使得间隔 fS2-fSl|尽可能大，以便在频率|fS2-fSl|附近避免传感器和读出电子设备的可能(低
频)干扰。因此，当设置了检测频率时，必须在旋转速率的最大放大与对干扰的低敏感性之间做出折衷。具体地说，分散模式(s印arated mode)的传感器与自适应模式的传感器相比具有相对较低的旋转速率放大，但是被设计为就环境影响而言不太敏感并且需要更少的补偿机制。旋转速率传感器优选地具有满足以下关系的设计Δ fSl、AfS2 > O或AfSl、 AfS2 < O。在此情况下，检测频率均高于或均低于驱动频率。备选地，旋转速率传感器优选地具有满足以下关系的设计Δ fSl > O、Δ fS2 < O 或Δ fSl < O、Δ fS2 > O。在此情况下，一个检测频率或读出共振频率高于驱动频率，而另一个检测频率或读出共振频率低于驱动频率。单独对于检测方向Sl和单独对于检测方向S2 两者，在此更简单的是就对干扰的敏感性和旋转速率的最大放大而言针对AfSl和AfS2 做出折衷。在此再次优选地将频率差|fS2-fSl|选择为相对较大，以便对干扰不敏感并且避免串扰。旋转速率传感器优选地具有至少部分的模式自适应。与具有分散模式的传感器相比，可以使一个或两个检测频率适应驱动频率。旋转速率的放大由于检测振荡器的共振激励而取决于检测振荡器的质量，即，取决于第二或第三振荡器配置的质量，并且显著高于分散模式的情况(如果检测振荡器未过阻尼)。但是，取决于质量，驱动频率与检测频率之间的频率间隔变化可能导致旋转速率放大的相对较大的变化。影响质量水平和/或频率位置的外部影响可能对旋转速率放大具有相关影响并可能必须补偿外部影响。这可以例如通过提供适当装置在设计中进行规定，所述装置例如共振频率移位致动单元，其可用于在电气上跟踪共振频率。此外，可提供用于通过电子方式调节质量水平的设备。由于可借助模式的自适应来激励检测移动以经历非常强烈的振荡，所以振荡幅度可在检测振荡器的弹性元件的非线性范围内或在读出装置的非线性范围内。为此，适当地可以提供装置，例如使用重置致动单元来重置检测移动，结果是重置力可以被作为旋转速率放大的测量。模式自适应的另一效果是减小了旋转速率传感器的带宽。在此，带宽是外部旋转速率的频谱，对于该频谱，具有振幅Ω的旋转速率的放大与恒定旋转速率Q。。nst的放大的不同小于3dB。虽然具有分散模式的传感器情况下的带宽对应于驱动频率与检测频率之间的差的大约一半，但是具有自适应模式的传感器的带宽随着质量增大而趋向于零。再次地，可提供用于通过电子方式调节质量水平的设备。具有自适应模式的传感器与具有分散模式的传感器相比具有相对较大的旋转速率放大。旋转速率传感器优选地具有满足以下关系的设计Δ fSl = 0或Δ fS2 = 0。在此情况下，两个检测振荡之一的频率(即，第一或第二读出共振频率)与驱动频率或驱动共振频率相同，结果是以自适应模式检测围绕对应旋转速率轴的旋转速率。使用分散模式进行围绕其他敏感轴的旋转速率的检测。取决于对应读出设备的准确性要求水平，可以特别精确地确定围绕敏感轴的旋转速率的放大。旋转速率传感器优选地具有满足以下关系的设计Δ fSl = 0和Δ fS2 = 0。在此情况下，两个检测振荡的频率或第一和第二读出共振频率与驱动频率相同。可以非常精确地测量围绕两个敏感轴的旋转速率。所述旋转速率传感器优选地至少包括解耦系统或解耦装置。存在多种方式来布置振动旋转速率传感器的弹性元件、块、激励单元和读出单元。 具体地说，有利地，将驱动振荡的驱动单元(AE)与检测振荡的读出单元(SD)解除耦合，以避免这两个单元之间的交叉耦合。但是，此解耦通常带来敏感性减小和增大所需的空间。以下更详细地定义了驱动单元(AE)、驱动检测单元(AD)、检测单元(SD)以及科里奥利力所作用的震动块(SM)的耦合程度。以下原理分别涉及双轴旋转速率传感器的敏感轴。图7示出了解耦或实现旋转速率传感器的优选布置。在此上下文中，驱动单元 (AE)、驱动检测单元(AD)、检测单元(SD)以及震动块(SM)彼此刚性地连接并在驱动方向 (A)和读出方向( 上具有自由度。此布置具有最高的旋转速率传感器放大，因为科里奥利力可作用于震动块(SM)上以及作用于驱动单元(AE)、驱动检测单元(AD)和检测单元(SD) 的块上。此外，为了允许解耦，此布置要求的弹性元件最少，出于此原因，完全耦合的布置具有最小的空间范围。存在两种可能的实现简单解耦的方式。如果与完全耦合的布置相比，刚性耦合到驱动检测单元的驱动单元的移动可能性或者检测单元的移动可能性被限于驱动方向或检测方向上的自由度，则一个传感器优选地被称为单解耦。单解耦旋转速率传感器原理的第一示意性可能性是驱动单元(AE)和驱动检测单元(AD)彼此刚性地连接并仅在驱动方向㈧上具有自由度；检测单元(SD)和震动块(SM) 借助弹性元件刚性连接到驱动方向(A)上的驱动块，但是与驱动方向上的自由度有关，还在读出方向( 上具有自由度，如在图8的基础上所示。此布置的旋转速率放大与完全耦合的原理相同，因为仅可作用于震动块(SM)上和检测单元(SD)的块上的科里奥利力在旋转速率的情况下实际上只需移动震动块(SM)和检测单元。单解耦旋转速率传感器的优点在于，在检测移动期间对驱动单元没有影响，其结果是抑制了来自读出移动的对驱动移动的干扰影响。单解耦旋转速率传感器原理的第二示意性可能性是驱动单元(AE)、驱动检测单元 (AD)以及震动块(SM)彼此刚性地连接并在驱动方向(A)和读出方向( 上具有自由度，而检测单元(SD)借助弹性元件以仅在读出方向( 上具有自由度的方式连接，参见图9。单解耦旋转速率传感器的优点在于，在驱动移动期间检测单元不会移动，其结果是抑制了来自驱动移动的对读出移动的干扰影响。单解耦旋转速率传感器需要比完全耦合布置更多的弹性元件以便允许解耦，为此，单解耦传感器具有大于完全耦合传感器的空间范围。在以下情况下将优选地使用术语双解耦旋转速率传感器原理驱动单元(AE)和驱动检测单元(AD)彼此刚性地连接并仅在驱动方向(A)上具有自由度；震动块在驱动方向上刚性连接到驱动单元，但是在驱动方向(A)和读出方向( 上具有自由度，并且借助弹性元件在读出方向( 上刚性连接到检测单元(SD)，检测单元(SD)仅在读出方向( 上具有自由度，参见图10。此布置具有相对较低的旋转速率放大，因为科里奥利力仅可作用于震动块(SM)上而不会作用于(不移动的)检测单元(SD)、驱动单元(AE)(在读出方向上不可移动)以及驱动检测单元(AD)的块上；但是，必须移动检测单元以便检测旋转速率。此外，此布置需要比完全耦合布置或单解耦布置更多的弹性元件以便允许解耦，为此，双解耦传感器具有相对较大的空间范围。双解耦旋转速率传感器的优点在于，一方面，检测单元不会在驱动移动期间移动，并且另一方面，驱动单元和驱动检测单元在检测移动期间保持静止，这进一步抑制了干扰影响。例如，对于双轴传感器布置，上述耦合模型的对应组合是可能的。例如，图11示出了完全耦合的旋转速率传感器，其中驱动单元(AE)、驱动检测单元(AD)、两个检测单元 (SDl和SD》以及两个震动块(SMl和SM2)彼此刚性地连接并在所有三个空间方向上具有自由度。作为一个实例，图12示出了这样的传感器其中检测单元SD2和震动块SM2完全耦合到驱动单元；刚性连接到驱动检测单元(AD)的驱动单元(AE)被从检测单元SDl单解耦，检测单元SDl刚性连接到震动块SMl并在A、Sl和S2方向上具有自由度(与驱动分离单解耦)。震动块SM2由于到震动块SMl的刚性耦合而在S2方向上是冗余的并且可被忽略。SMl然后用作方向Sl和S2两者的震动块。作为一个实例，图13示出了这样的传感器 其中检测单元SD2和震动块SM2以双解耦的方式连接到驱动单元；刚性连接到驱动检测单元(AD)的驱动单元(AE)被从检测单元SDl单解耦，检测单元SDl刚性连接到震动块SMl 并在A和Sl方向上具有自由度(具有驱动分离的单解耦)。图12和13中的附加震动块被例如实现为旋转速率敏感部件块，例如SMl。其他震动块(如SM2)被例如实现为震动基本块。借助针对两个测量任务优选地共用驱动和驱动监视装置，与包括单独传感器元件的布置相比，可以制造小型并且因此更加成本高效的旋转速率传感器元件以便测量一个方向以上的旋转。此外，在信号处理期间，可以除去一个驱动单元和驱动控制装置，以及电压供给、基准频率信号发生器以及更多，参见图4。结果，具体地说通过多个双轴旋转速率传感器的组合，还可以制造这样的配置或传感器布置所述配置或传感器布置监视移动体的所有旋转自由度并且同时借助冗余测量轴监视一个或多个自由度，如图5通过实例所示。但是，与完全集成在一个芯片上相比，还可以在集成在外壳内之前测试单个元件并因而优化集成系统的产率。此外，在无需开发和生产修改后的传感器元件的情况下，各种测量任务的灵活配置仍是可能的。结果，借助同一元件的更高生产数量，可以更加成本高效地制造传感器元件。旋转速率传感器优选地以这样的方式实现其可检测围绕作为敏感轴的笛卡尔坐标系统的χ轴和ζ轴的旋转速率。两个测量轴Sl和S2在设计上与晶片表面正交(Si)或与之平行(S2)。在笛卡尔坐标系统中，测量轴Sl是ζ方向而S2是χ方向，参见图6。如果例如在外壳中水平地构造元件并且外壳水平地安装在印制电路板上，则假设在车辆中水平安装，Sl (ζ轴)可以监视车辆的偏航速率，而S2可以监视翻滚速率或俯仰速率，并且在垂直安装印制电路板的情况下，S2可以监视偏航速率，而Sl可以监视翻滚速率或俯仰速率。结果，免除了外壳内或印制电路板上的为了涵盖所有可能安装变型的复杂而昂贵的传感器结构(在仅在晶片平面(χ和y方向)具有测量轴的双轴旋转速率传感器时将是这种情况)。 在x/y旋转速率传感器的情况下，如果印制电路板水平安装，则必须将元件或外壳中的元件垂直安装在印制电路板上，以便能够监视车辆的偏航速率。为了尽可能地对外部干扰影响不敏感，优选地以双轴旋转速率传感器对于每个敏感轴包括至少两个震动块的方式来构造所述双轴旋转速率传感器。以这样的方式布置震动块响应于外部旋转速率而激励震动块以经历反相振荡。为此，在驱动方向上以反相驱动每个震动块。这具有额外的优点给定对称传感器布置，整个传感器的重心保持静止并避免了驾驶移动期间与环境的相互作用。借助这种形式的布置，可以将例如由于线性加速 (其将导致震动块的共相偏转)造成的外部干扰与对旋转速率的反应区分开。为了进一步抑制该布置的外部干扰，特别有利地是将震动块的检测单元彼此直接或间接相连，所述震动块反相振荡，具体地说，以仅允许反相检测移动的方式振荡。为此，可以以旋转方式悬挂一个或多个耦合梁(CB)，使得仅允许检测单元的反相移动，参见专利申请“Suppression of parasitic modes in resonant-coupled micromechanical rotation rate sensors (抑制共振耦合式微机械旋转速率传感器中的寄生模式)”。图14示出了从两个震动块(SMIL = SM2L并且SMlR = SM2R)构造的示意性双轴旋转速率传感器，所述震动块相对于彼此振荡。在此上下文中，一侧的震动块(SMIL = SM2L 并且SMlR = SM2R)相应地完全耦合到相应驱动单元(AEL或AER)、驱动检测单元(ADL或 ADR)以及检测单元(SD1L和SD2L或SDlR和SD2R)，参见图7。检测单元SD2L和SD2R借助两个耦合梁CB如图15所示那样以它们仅可在S2方向上反相移动的方式耦合。这是在围绕Sl轴的旋转速率的情况下执行的移动。如果线性加速在S2方向上发生，则所述加速被以旋转方式悬挂的梁所阻隔。
图16通过实例示出了在没有耦合梁的情况下旋转速率传感器对S2方向上的线性加速aS2的反应。如图17所示，检测单元SDlL和SDlR经由同一耦合梁CB以它们仅可在 Sl方向上反相移动的方式耦合。这是在围绕S2轴的旋转速率的情况下执行的移动。如果线性加速在Sl方向上发生，则所述加速被以旋转方式悬挂的梁所阻隔。图18通过实例示出了在没有耦合梁的情况下旋转速率传感器对Sl方向上的线性加速aSl的反应。图19示出了从震动块对(SMIL = SM2L并且SMlR = SM2R)构造的双轴旋转速率传感器的示意性实施例，所述震动块对相对于彼此振荡。在此，包括用于检测围绕Sl轴的旋转速率的震动块的系统(SMIL = SM2L并且相应地SMlR = SM2R)完全耦合到关联的检测单元(SD2L并且相应地SD2R)、相应的驱动单元(AEL并且相应地AER)以及驱动检测单元 (ADL并且相应地ADR)。驱动单元(AEL并且相应地AER)和驱动检测单元(ADL并且相应地 ADR)在读出方向上完全与用于检测围绕S2轴的旋转速率的震动块(SMIL = SM2L并且相应地SMlR = SM2R)和关联的检测单元(SD1L并且相应地SD1R)脱离接合，参考图8。检测单元SD2L和SD2R经由两个耦合梁CB(参见图20)以它们仅可在S2方向上反相移动的方式 (间接)耦合。这是在围绕Sl轴的旋转速率的情况下执行的移动。如果线性加速在S2方向上发生，则所述加速被以旋转方式悬挂的梁所阻隔。图21例如示出了在没有耦合梁的情况下旋转速率传感器对S2方向上的线性加速 aS2的反应。检测单元SDlL和SDlR经由同一耦合梁CB (参见图22和图27)以它们仅可在 Sl方向上反相移动的方式耦合。这是在围绕S2轴的旋转速率的情况下执行的移动。如果线性加速在Sl方向上发生，则所述加速被以旋转方式悬挂的梁所阻隔。图23例如示出了在没有耦合梁的情况下旋转速率传感器对Sl方向上的线性加速 aSl的反应。图M示出了从震动块对(SM1L/SM2L和SM1R/SM2R)构造的双轴旋转速率传感器的示意性实施例，所述震动块对相对于彼此振荡。在此，包括用于检测围绕Sl轴的旋转速率的震动块的系统(SM2L并且相应地SM2R)被从关联的检测单元(SD2L并且相应地SD2R)、 相应驱动单元(AEL并且相应地AER)以及驱动检测单元(ADL并且相应地ADR)双解耦。驱动单元(AEL并且相应地AER)和驱动检测单元(ADL并且相应地ADR)与用于检测围绕S2轴的旋转速率的震动块(SMIL并且相应地SM1R)和关联的检测单元(SD1L并且相应地SD1R) 单独脱离接合，参考图9。检测单元SD2L和SD2R经由两个耦合梁CB1(参见图25)以它们仅可在S2方向上反相移动的方式耦合。这是在围绕Sl轴的旋转速率的情况下执行的移动。 如果线性加速在S2方向上发生，则所述加速被以旋转方式悬挂的梁所阻隔。图沈通过实例示出了在没有耦合梁的情况下旋转速率传感器对S2方向上的线性加速aS2的反应。检测单元SDlL和SDlR经由耦合梁CB2(参见图27)以它们仅可在Sl方向上反相移动的方式耦合。这是在围绕S2轴的旋转速率的情况下执行的移动。如果线性加速在Sl方向上发生，则所述加速被以旋转方式悬挂的梁所阻隔。图观通过实例示出了在没有耦合梁的情况下旋转速率传感器对Sl方向上的线性加速aSl的反应。由于工艺波动，旋转速率传感器的几何形状可能出现不对称。具体地说，驱动振荡器与检测振荡器之间可以出现交叉耦合，结果是驱动移动直接激励检测振荡器以经历寄生振荡。虽然检测振荡的相位由作为驱动振荡速度的结果的科里奥利力产生，但是寄生振荡的相位源自驱动振荡器的局部功能。读出振荡器的此振荡因此与科里奥利力所产生的振荡相比被相移90°并且也被称为正交信号。此寄生信号可干扰旋转速率测量，为此，诸如示意性正交微调致动单元之类的器件有利地用于抑制此振荡。存在通过将电气电压施加于此正交微调致动单元来补偿正交移动的可能性。对于测量围绕Sl的旋转速率期间的正交移动的情况，优选地可以使用梳形结构， 其中自由的梳被连接到可移动结构，而相反的梳被固定到衬底。图四针对来自图14的传感器示出了将此补偿器件或将此类正交微调致动单元应用于特定正交微调梳形结构(T2LA， T2RB, T2LB, T2RA)。这些梳形结构可安装在任何根据需要耦合的旋转速率传感器上。在此重要的是，梳形结构的可移动部分在驱动方向上刚性连接到震动块。如果将不同的电压施加于固定的梳形结构T2LA，T2RB, T2LB和T2RA，则可以抑制正交移动。因此，例如将电压ULARB 施加于固定的梳形结构T2LA、T2RB并将电压ULBRA施加于固定的梳形结构T2LB、T2RA，而将可移动结构接地。对于测量围绕S2的旋转速率期间的正交移动的情况，封盖电极(cover electrode)可以有利地被安装在可移动结构之上或之下，结果是它们叠置在所述结构上且相对放置。图四针对来自图14的传感器示出了应用此补偿器件或应用具有电极结构 (T1LA，T1RB，T1LB，T1RA)的正交微调致动单元。这些电极结构可安装在以任何期望方式耦合的任何旋转速率传感器上。在此重要的是，所述结构的与电极相对放置的部分在驱动方向上刚性连接到震动块。如果将不同的电压施加于固定的电极T1LA，T1RB，T1LB和T1RA，则可以抑制正交移动。因此，例如将电压ULARB施加于固定的电极T1LA、T1RB并将电压ULBRA 施加于固定的电极T1LB、T1RA,而将可移动结构接地。作为优选使用弹性元件并且具体地说例如使用U形弹性元件的结果，可以极大地减少正交的出现。此弹性元件尤其对导致弹性梁的横截面的倾斜并因此导致模式之间的交叉耦合的工艺波动不敏感。通过实例参考涉及传感器结构的悬挂的图14-18示出了此类特定弹性元件的有利实施例。所述传感器优选地还可具备并且具体地说附加地具备诸如共振频率移位致动单元之类的装置，可以使用所述装置影响对应检测振荡器的频率。例如，这可以借助这些共振频率移位致动单元的电容器极板实现。为此，相应电容器的可移动结构必须在检测方向上刚性连接到读出结构。在将电压UF施加于相应共振频率移位致动单元的固定的梳形结构 T2F或固定的电极结构TlF时，如图四中所示，频率fSl或fS2的值将减�。黾跣∈呛�2。这在以期望方式耦合的系统中可以是适合的。在此重要的是，例如以这样的方式安装与频率的移位有关的结构所述结构的可移动部分在读出方向上刚性连接到检测单兀。最后，优选地还存在借助包括共振频率移位致动单元的梳形结构使驱动模式的频率移位的可能性。为此，梳形结构必须被安装在衬底的平面中并以这样的方式将它们的可移动部分连接到驱动单元可移动梳与固定梳之间的电容变化近似与驱动移动成比例。当在可移动梳与固定梳之间施加电压差时，驱动频率下降。有利地，通过测量重置检测偏转所需的力来确定旋转速率信号。为此，对应的旋转速率传感器具有重置致动单元。
图30示出了可以执行此操作的示意性梳形结构，即在刚性连接到读出单元时可以执行此操作的重置梳形结构。通过将电压施加于固定梳，可以将重置力施加于与可移动梳相连的震动块，结果是重置了检测移动。所述梳形结构在此形成间距由检测移动改变的极板电容器。所施加的电压包括恒定分量和时变(chronologically variable)分量Uffb， 其频率在适当的相位角与检测移动相同。重置力的强度与恒定电压分量和时变分量的幅度 Clffb的乘积成比例。图30中的梳形结构可以例如以这样的方式被修改为如图31所示它们可同时用于正交补偿，也就是说，实现为包括正交微调梳形结构和重置梳形结构的组合式梳形结构。 为此，必须添加诸如图9中示出的器件T2LA，T2RB，T2LB和T2RA的梳形结构，结果是整个补偿结构包括用于正交抑制的正交微调梳形结构DQ和用于重置检测移动和/或重置读出振荡的重置梳形结构T2R。此外，将包括恒定分量和时变分量(频率与检测移动相同)的电压施加于固定的梳形结构。但是，这意味着仅可校正一个正交移动Q。为了也抑制可能的正交移动Q’，必须添加至少一个其他正交抑制单元。图32通过实例示出了图14中的旋转速率传感器，其中提供了用于根据图31的正交微调和重置的四个组合式正交微调重置致动单元。例如，如果将电压ULARB+Uffb施加于固定梳形结构T2LA、T2RB以及固定梳形结构T2LB、T2RA，而可移动结构接地，则可以同时补偿正交移动并重置检测移动。同时，可以通过参数ULARB、ULBRA以及Uffb补偿正交并重置旋转移动。为了重置由于围绕S2的旋转导致的检测移动，优选地可以提供附加电极，其配置方式可以类似于图14和图M中的检测电极SDlL和SD1R。通过将电压施加于固定电极，可以将重置力施加于相对放置的震动块，结果是重置了检测移动。所施加的电压包括恒定分量和时变分量Uffb，所述分量的频率在适合的相位角与检测移动的频率相同。重置力的强度与恒定电压分量和时变分量的幅度Clffb的乘积成比例。图32中的电极结构T1LA，T1RB， TlLB和TlRA不仅可用于正交补偿，而且还可用于在Sl方向上重置检测移动。为此，例如可以将电压 ULARB+Uffb、ULBRA+Uffb、ULARB-Uffb 以及 ULBRA-Uffb 施加于固定电极 T1LA、 T1LB、TlRA和T1RB，而可移动结构被接地。同时，可以使用参数ULARB、ULBRA和Uffb补偿正交并重置旋转移动。成本高效的制造有利地，借助微机械制造方法来制造所述旋转速率传感器。这包括但不限于硅干法蚀刻、湿法化学硅蚀刻、研磨和抛光、金属和绝缘层薄膜沉积、借助光刻工艺的薄层图案形成，以及反应离子蚀刻或湿法化学蚀刻和晶片接合。这些制造方法允许从平面硅衬底 (晶片)制造成本高效的传感器元件。概述图33中再一次附加地示出了组合式正交微调重置致动单元的组合式梳形结构。 所述单元包括正交微调梳形结构100和重置梳形结构101。正交微调梳形结构的几何形状被定义为如下至少一个梳形结构基本元件对110，其包括至少第一 111和第二 112梳形结构基本元件，所述梳形结构基本元件均包括第一 120和第二 121梳背并包括均与所述梳背整体相连的齿130，其中这些第一和第二梳背的齿以不接触的交替的方式彼此啮合，其中与第一梳形结构基本元件111相比，基本上以这样的方式实现和布置第二梳形结构基本元件
18112 对于从第一梳形结构基本元件111开始的几何考虑，所述第二梳形结构基本元件112 相对于衬底的表面的法线旋转180°，并且具体地说在所述衬底的平面内以平移的方式被移位。重置梳形结构101的几何形状被定义为如下此重置梳形结构101包括梳形结构基本元件对150，梳形结构基本元件对150包括至少第一 151和第二 152梳形结构基本元件， 所述梳形结构基本元件均包括第一 120和第二 121梳背并包括均与所述梳背整体相连的齿 130，其中这些第一和第二梳背的齿以不接触的交替的方式彼此啮合，其中与第一梳形结构基本元件151相比，基本上以这样的方式实现和布置第二梳形结构基本元件152 对于从所述第一梳形结构基本元件开始的几何考虑，该第二梳形结构基本元件沿与第一 120或第二 121梳背中的至少一个梳背平行的直线被镜像，并且具体地说在所述衬底的平面内以平移的方式被移位。 图33的整个组合式梳形结构具有公共集成第一梳背120，第一梳背120在两侧上具有突出的齿130。第二梳背121也以集成的、接合的方式实现并在此实现为框架，所述框架包括就相对放置的两侧而言向内突出的齿130。对于静止状态或未偏转状态，第一梳背 120的齿130就第二梳背121的齿隙160的相邻齿而言不会在相应齿隙160内的中心处啮合。第一公共梳背120刚性连接到衬底并连接到公共电势。实现为框架的第二公共梳背 121的齿130刚性连接到震动块并且也连接到公共电势。第一和第二公共梳背120、121对应地以导电方式连接到正交微调重置控制单元(此处未示出)，所述正交微调重置控制单元以这样的方式设置或调整这两个梳背120、121及其齿130之间的电压连同此组合式梳形结构一起，可以抑制正交信号并且同时可以重置震动块的读出振荡或读出偏转。
权利要求
1.一种微机械旋转速率传感器，包括至少一个衬底，其中所述旋转速率传感器至少具有第一和第二震动块，所述第一和第二震动块借助至少一个耦合梁彼此耦合，并且其中所述旋转速率传感器以可检测围绕至少第一和第二敏感轴的旋转速率的方式实现，其特征在于，每个震动块分配有至少一个致动单元，能够使用所述至少一个致动单元影响所述震动块的偏转特性。
2.如权利要求1中所述的旋转速率传感器，其特征在于，所述至少一个致动单元具有电极结构或梳形结构并且以这样的方式被配置和致动在所述致动单元的所述电极结构或梳形结构与分配有所述致动单元的所述震动块之间存在电致动电压，该致动电压产生电动力，能够使用所述电动力影响所述震动块的偏转特性。
3.如权利要求2中所述的旋转速率传感器，其特征在于，后者具有实现为正交微调致动单元的至少一个致动单元，并且所述旋转速率传感器具有正交微调控制单元，所述正交微调控制单元以这样的方式设置至少一个电致动电压抑制至少所述第一和第二震动块的寄生振荡分量和/或正交信号。
4.如权利要求2或3中所述的旋转速率传感器，其特征在于，所述旋转速率传感器具有实现为重置致动单元的至少一个致动单元，并且所述旋转速率传感器具有重置控制单元， 所述重置控制单元以这样的方式设置至少一个电致动电压对于所述第一和/或第二敏感轴而言，重置并且具体地说连续地重置读出偏转和/或读出振荡。
5.如权利要求2中所述的旋转速率传感器，其特征在于，所述旋转速率传感器具有实现为组合式正交微调重置致动单元的至少一个致动单元，并且所述旋转速率传感器具有正交微调重置控制单元，所述重置控制单元以这样的方式设置至少一个电致动电压对于所述旋转速率传感器的所述第一和/或第二敏感轴而言，重置并且具体地说连续地重置读出偏转和/或读出振荡，并且抑制至少所述第一和第二震动块的寄生振荡分量和/或正交信号。
6.如权利要求1至5中的至少一个权利要求中所述的旋转速率传感器，其特征在于，对于所述第一和第二震动块的偏转，所述旋转速率传感器分别包括至少第一、第二和第三振荡器配置，其中所述第一振荡器配置具有至少一个驱动单元，所述驱动单元将驱动振荡施加于所述第一振荡器配置，所述驱动振荡包括所述震动块在第一轴的方向上的偏转，其中所述第一振荡器配置具有限定的驱动共振频率，所述第二振荡器配置本质上通过所述震动块在第二轴的方向上的偏转来限定，所述偏转的形式为第一读出振荡，所述振荡由围绕所述第一敏感轴的旋转速率的效应和/或检测所产生，其中所述第二振荡器配置具有限定的第一读出共振频率，所述第三振荡器配置本质上通过所述震动块在第三轴的方向上的偏转来限定，所述偏转的形式为第二读出振荡，所述振荡由围绕所述第一第二敏感轴的旋转速率的效应和/或检测所产生，其中所述第三振荡器配置具有限定的第二读出共振频率。
7.如权利要求6中所述的旋转速率传^器，其特征在于，所述旋转速率传感器具有实现为共振频率移位致动单元的至少一个致动单元，并且所述旋转速率传感器具有共振频率移位控制单元，所述共振频率移位控制单元以这样的方式设置至少一个电致动电压一个或多个对应振荡器配置的所述驱动共振频率和/或所述第一读出共振频率和/或这两个共振频率被更改限定的值和/或被设置为限定的值。
8.如权利要求6或7中所述的旋转速率传感器，其特征在于，所述第二和第三振荡器配置以这样的方式实现和/或操作所述第一读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差以及所述第二读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差均大于零或均小于零，其中具体地说，所述第一读出共振频率与所述第二读出共振频率之间的差的绝对值大于0. 1赫兹。
9.如权利要求6或7中所述的旋转速率传感器，其特征在于，所述第二和第三振荡器配置以这样的方式实现和/或操作所述第一读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差大于零并且所述第二读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差小于零，或者反之，其中具体地说，所述第一读出共振频率与所述第二读出共振频率之间的差的绝对值大于0. 1赫兹。
10.如权利要求6或7中所述的旋转速率传感器，其特征在于，所述第二和第三振荡器配置以这样的方式实现和/或操作所述第一读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差基本上等于零或所述第二读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差基本上等于零，或者所述第一读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差以及所述第二读出共振频率与所述驱动共振频率之间的差分别基本上等于零。
11.如权利要求1至10中的至少一个权利要求中所述的旋转速率传感器，其特征在于， 对于至少所述第一震动块，并且具体地说对于每一个震动块，所述旋转速率传感器包括至少一个驱动单元以及至少第一和第二检测单元，其中该驱动单元和/或所述第一和/或所述第二检测单元经由至少一个弹性元件与所述震动块相连。
12.如权利要求11中所述的旋转速率传感器，其特征在于，对于所述第一和/或第二和/或第三振荡器配置，所述驱动单元和/或所述第一和/或所述第二检测单元是所述震动块的一部分。
13.如权利要求6至12中的至少一个权利要求中所述的旋转速率传感器，其特征在于， 所述第一和第二震动块均至少具有第一旋转速率敏感部件块，所述旋转速率敏感部件块通过至少一个弹性元件并且具体地说通过至少一个扭力弹性元件与相应震动块的至少一个其他部件单元相连接，其中以这样的方式实现和配置该第一旋转速率敏感部件块所述第一旋转速率敏感部件块或者是所述第二振荡器配置的一部分，或者是所述第三振荡器配置的一部分。
14.如权利要求6至13中的至少一个权利要求中所述的旋转速率传感器，其特征在于， 所述旋转速率传感器具有至少第一耦合梁，以这样的方式实现和布置所述第一耦合梁对于所述第二振荡器配置内的所述第一读出振荡，所述第一耦合梁耦合所述第一和第二震动块的偏转，并且所述旋转速率传感器附加地具有至少第二并且具体地说至少第二和第三耦合梁，以这样的方式实现和布置所述第二或所述第二和第三耦合梁对于所述第三振荡器配置内的所述第二读出振荡，所述第二或所述第二和第三耦合梁耦合所述第一和第二震动块的偏转。
15.如权利要求3至14中的至少一个权利要求中所述的旋转速率传感器，其特征在于， 至少一个正交微调致动单元具有至少一个梳形结构，所述梳形结构实现为正交微调梳形结构并包括至少一个梳形结构基本元件对，所述梳形结构基本元件对包括至少第一和第二梳形结构基本元件，所述梳形结构基本元件均包括第一和第二梳背并包括均与所述梳背整体相连的一个或两个或更多个齿，其中这些第一和第二梳背的齿以不接触的方式并且具体地说以交替的方式彼此啮合，其中与所述第一梳形结构基本元件相比，基本上以这样的方式实现和布置所述第二梳形结构基本元件对于从所述第一梳形结构基本元件开始的几何考虑，所述第二梳形结构基本元件相对于所述衬底的表面的法线旋转180°，并且具体地说， 在所述衬底的平面内以平移的方式移位。
16.如权利要求5至14中的至少一个权利要求中所述的旋转速率传感器，其特征在于， 至少一个组合式正交微调重置致动单元包括组合式梳形结构，所述组合式梳形结构包括正交微调梳形结构，所述正交微调梳形结构包括至少一个梳形结构基本元件对，所述梳形结构基本元件对包括至少第一和第二梳形结构基本元件，所述梳形结构基本元件均包括第一和第二梳背并包括均与所述梳背整体相连的一个或两个或更多个齿，其中这些第一和第二梳背的齿以不接触的方式并且具体地说以交替的方式彼此啮合，其中与所述第一梳形结构基本元件相比，基本上以这样的方式实现和布置所述第二梳形结构基本元件对于从所述第一梳形结构基本元件开始的几何考虑，所述第二梳形结构基本元件相对于所述衬底的表面的法线旋转180°，并且具体地说在所述衬底的平面内以平移的方式被移位，其中所述组合式梳形结构附加地具有配置为重置梳形结构的梳形结构， 其中该重置梳形结构包括梳形结构基本元件对，所述梳形结构基本元件对包括至少第一和第二梳形结构基本元件，所述梳形结构基本元件均包括第一和第二梳背并包括均与所述梳背整体相连的一个或两个或更多个齿，其中这些第一和第二梳背的齿以不接触的方式并且具体地说以交替的方式彼此啮合，其中与所述第一梳形结构基本元件相比，基本上以这样的方式实现和布置所述第二梳形结构基本元件对于从所述第一梳形结构基本元件开始的几何考虑，该第二梳形结构基本元件沿与所述第一或第二梳背中的至少一个梳背平行的直线被镜像，并且具体地说在所述衬底的平面内以平移的方式被移位。
全文摘要
本发明涉及一种包括至少一个衬底的微机械旋转速率传感器，其中所述旋转速率传感器包括至少一个第一和一个第二震动块，所述第一和第二震动块借助至少一个耦合梁彼此耦合，并且其中所述旋转速率传感器被设计为使得所述旋转速率传感器能够检测围绕至少一个第一和一个第二敏感轴的旋转速率，其中每个震动块关联有至少一个致动单元，可以使用所述至少一个致动单元影响所述震动块的偏转特性。
文档编号G01C19/56GK102348956SQ201080011117
公开日2012年2月8日 申请日期2010年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者B·施密德, R·希瓦拉曼, S·根特纳 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司
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