CN116295319A - 一种角速度检测装置和微机械陀螺仪 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种角速度检测装置和微机械陀螺仪，涉及角速度检测技术领域，其中角速度检测装置包括：基板；多个检测模块，多个检测模块沿圆的圆心呈中心对称，且检测模块沿圆的直径呈轴对称，检测模块包括：质量块、协动梁和驱动检测单元，质量块悬置在基板上，协动梁包括：多个弹性条，弹性条沿圆的径向设置，且多个弹性条依次首尾相接，多个检测模块的协动梁相连后形成星型结构。在本公开的一种角速度检测装置和微机械陀螺仪中，使得多个质量块在基板上形成四周支撑中心悬空的结构，从而使得质量块在基板上的稳定性更高，对随机振动的抵抗能力更强，进而保证了整体对角速度检测的精确性，有效提高了微机械陀螺仪的性能。

Description

一种角速度检测装置和微机械陀螺仪

技术领域

本公开涉及角速度检测技术领域，尤其涉及一种角速度检测装置和微机械陀螺仪。

背景技术

微机械陀螺仪是利用微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical-Systems，MEMS）制成的陀螺仪，其基于科里奥利力（Coriolis-force）的原理检测出角速度，进而应用于智能弹药、战术导弹、单兵武器装备等军事领域以及汽车安全防抖平台、平衡车、电子设备等民用领域。

目前微机械陀螺仪中的多个质量块在运动过程中容易受到热应力的影响，导致相邻或相对质量块之间的运动不对称，影响了微机械陀螺仪的检测精确性，造成微机械陀螺仪的性能下降。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开的目的在于提供一种角速度检测装置和微机械陀螺仪。

为达到上述目的，本公开第一方面提供一种角速度检测装置，包括：基板；多个检测模块，多个所述检测模块沿圆的圆心呈中心对称，且所述检测模块沿所述圆的直径呈轴对称，所述检测模块包括：质量块、协动梁和驱动检测单元，所述质量块悬置在所述基板上，所述协动梁包括：多个弹性条，所述弹性条沿所述圆的径向设置，且多个所述弹性条依次首尾相接，所述协动梁的中部与所述质量块的内侧相连，相邻所述检测模块的所述协动梁的端部相连，多个所述检测模块的所述协动梁相连后形成星型结构，所述驱动检测单元设置在所述质量块与所述基板之间，所述驱动检测单元用于驱动所述质量块沿所述圆的径向振动，并检测所述质量块沿所述圆切向振动的振幅。

可选的，所述协动梁包括：两个弹性组，所述弹性组包括：第一弹性条和第二弹性条，所述第一弹性条和所述第二弹性条分别沿所述圆的径向设置，两个弹性组的所述第一弹性条的一端相连后与所述质量块的内侧相连，所述第一弹性条远离所述质量块的一端与所述第二弹性条的一端相连，相邻所述检测模块的所述第二弹性条远离所述第一弹性条的一端相连。

可选的，所述检测模块还包括：多个支撑单元，所述支撑单元设置在所述基板上，且所述质量块设置在多个所述支撑单元的内侧。

可选的，所述支撑单元包括：支撑柱，所述支撑柱设置在所述基板上；支撑梁，所述支撑梁设置在所述支撑柱的内侧，且所述支撑梁沿所述圆的径向设置，所述质量块设置在所述支撑梁远离所述支撑柱的一端；框架，所述框架设置在所述支撑梁远离所述支撑柱的一端，且所述框架沿所述圆的切向设置；多个悬臂梁，所述悬臂梁设置在所述框架的内侧，且多个所述悬臂梁远离所述框架的一端与所述质量块相连。

可选的，所述驱动检测单元包括：两个驱动组件，两个所述驱动组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述驱动组件包括：第一支撑件和多个第一电容；其中，所述第一支撑件设置在所述基板上，两个所述驱动组件的第一支撑件之间设置有第一间隙；所述第一电容包括：第一定板和第一动板，所述第一定板设置在所述第一支撑件上，所述第一动板设置在所述质量块上，多个所述第一定板和多个所述第一动板沿所述圆的切向在所述第一支撑件的两端间隔设置且均匀分布。

可选的，所述驱动检测单元还包括：两个第一检测组件，两个所述第一检测组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述第一检测组件包括：第二支撑件和多个第二电容；其中，所述第二支撑件设置在所述基板上，且所述第二支撑件位于所述第一支撑件的外侧；所述第二电容包括：第二定板和第二动板，所述第二定板设置在所述第二支撑件上，所述第二动板设置在所述质量块上，多个所述第二定板和多个所述第二动板沿所述圆的切向在所述第二支撑件的两端间隔设置且均匀分布。

可选的，所述驱动检测单元还包括：两个第二检测组件，两个所述第二检测组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述第二检测组件包括：两个检测件，两个所述检测件沿所述圆的直径呈轴对称，所述检测件包括：第三支撑件和多个第三电容；其中，所述第三支撑件设置在所述基板上，且所述第三支撑件位于所述驱动组件的外侧，两个所述检测件的所述第三支撑件之间设置有第二间隙；所述第三电容包括：第三定板和第三动板，所述第三定板设置在所述第三支撑件上，所述第三动板设置在所述质量块上，多个所述第三定板和多个所述第三动板沿所述圆的切向在所述第三支撑件的两端间隔设置且均匀分布。

可选的，所述驱动检测单元还包括：两个平衡组件，两个所述平衡组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述平衡组件包括：两个平衡件，所述平衡件包括：第四支撑件和多个第四电容；其中，所述第四支撑件设置在所述基板上，且所述第四支撑件位于所述第三支撑件的外侧，两个所述平衡件的所述第四支撑件之间设置有第三间隙；所述第四电容包括：第四定板和第四动板，所述第四定板设置在所述第四支撑件上，所述第四动板设置在所述质量块上，多个所述第四定板和多个所述第四动板沿所述圆的切向在所述第四支撑件的两端间隔设置，且所述第四定板与所述第四动板的距离小于相邻所述第四电容之间所述第四定板与所述第四动板的距离。

可选的，所述驱动检测单元还包括：两个调谐组件，两个所述调谐组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述调谐组件包括：两个调谐件，所述调谐件包括：第五支撑件和多个第五电容；其中，所述第五支撑件设置在所述基板上，且所述第五支撑件位于所述第三支撑件与所述第四支撑件之间，两个所述调谐件的所述第五支撑件相连；所述第五电容包括：第五定板和第五动板，所述第五定板设置在所述第五支撑件上，所述第五动板设置在所述质量块上，多个所述第五定板和多个所述第五动板沿所述圆的切向在所述第五支撑件的两端间隔设置，且所述第五定板与所述第五动板的距离小于相邻所述第五电容之间所述第五定板与所述第五动板的距离。

可选的，所述驱动检测单元还包括：两个补偿组件，两个所述补偿组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述补偿组件包括：两个补偿件，所述补偿件包括：第六支撑件和多个第六电容；其中，所述第六支撑件设置在所述基板上，所述补偿件靠近所述质量块的边缘；所述第六电容包括：第六定板和第六动板，所述第六定板设置在所述第六支撑件上，所述第六动板设置在所述质量块上，多个所述第六定板和多个所述第六动板沿所述圆的切向在所述第六支撑件的两端间隔设置，且所述第六定板与所述第六动板的距离小于相邻所述第六电容之间所述第六定板与所述第六动板的距离。

可选的，所述检测模块还包括：第一限位件，所述第一限位件设置在所述基板上；第二限位件，所述第二限位件设置在所述基板上；其中，所述第一限位件和所述第二限位件的两端设置有多个突起，所述质量块沿所述圆切向的两端设置有多个凹槽，所述突起位于所述凹槽内，且所述突起与所述凹槽之间沿所述圆的切向抵接，所述突起与所述凹槽之间沿所述圆的径向设置有振动空间。

本公开第二方面提供一种微机械陀螺仪，包括：如本公开第一方面提供的角速度检测装置。

本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由于协动梁的中部与质量块的内侧相连，使得多个检测模块的协动梁相连后在多个质量块的中心位置处形成了星型结构，且由于协动梁包括多个依次首尾相接的弹性条，且弹性条沿圆的径向设置，使得相邻或相对的质量块之间运动不对称时，星型结构能够利用其星型结构以及弹性在相邻或相对的质量块上施加推力或拉力，从而使相邻或相对的质量块运动更为对称，进而使质量块能够减少受到的热应力影响，使得整体对角速度检测的精确性更高，由此有效提高了微机械陀螺仪的性能。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本公开一实施例提出的角速度检测装置的结构示意图；

图2是本公开一实施例提出的角速度检测装置中协动梁的结构示意图；

图3是本公开一实施例提出的角速度检测装置中驱动检测单元的结构示意图；

图4是本公开一实施例提出的角速度检测装置中驱动组件处的结构示意图；

图5是本公开一实施例提出的角速度检测装置中平衡组件处的结构示意图；

图6是本公开一实施例提出的角速度检测装置中补偿组件处的结构示意图；

如图所示：1、基板；

2、检测模块；

21、支撑单元，211、支撑柱，212、支撑梁，213、框架，214、悬臂梁；

22、质量块；

23、驱动检测单元；

231、驱动组件，232、第一检测组件，233、第二检测组件，234、平衡组件，235、调谐组件，236、补偿组件；

2311、第一支撑件，2312、第一电容，23121、第一定板，23122、第一动板；

2321、第二支撑件，2322、第二电容，23221、第二定板，23222、第二动板；

2331、检测件，23311、第三支撑件，23312、第三电容，233121、第三定板，233122、第三动板；

2341、平衡件，23411、第四支撑件，23412、第四电容，234121、第四定板，234122、第四动板；

2351、调谐件，23511、第五支撑件，23512、第五电容，235121、第五定板，235122、第五动板；

2361、补偿件，23611、第六支撑件，23612、第六电容，236121、第六定板，236122、第六动板；

24、协动梁，241、弹性组，2411、第一弹性条，2412、第二弹性条；

25、第一限位件，26、第二限位件，27、突起，28、凹槽。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

如图1所示，本公开实施例提出一种角速度检测装置，包括基板1和多个检测模块2，多个检测模块2沿圆的圆心呈中心对称，且检测模块2沿圆的直径呈轴对称，检测模块2包括质量块22、协动梁24和驱动检测单元23，质量块22悬置在基板1上，协动梁24包括多个弹性条，弹性条沿圆的径向设置，且多个弹性条依次首尾相接，协动梁24的中部与质量块22的内侧相连，相邻检测模块2的协动梁24的端部相连，多个检测模块2的协动梁24相连后形成星型结构，驱动检测单元23设置在质量块22与基板1之间，驱动检测单元23用于驱动质量块22沿圆的径向振动，并检测质量块22沿圆切向振动的振幅。

可以理解的是，驱动检测单元23驱动质量块22沿圆的径向振动，当整体具有角速度输入时，基于科里奥利力（Coriolis-force）的原理，沿圆径向振动的质量块22上会产生沿圆切向的力，从而使质量块22在沿径向振动的同时还沿沿圆的切向振动，进而通过驱动检测单元23检测质量块22沿圆切向振动的振幅，以获得整体的角速度，由此实现角速度的检测，满足使用需求。

其中，由于协动梁24的中部与质量块22的内侧相连，使得多个检测模块2的协动梁24相连后在多个质量块22的中心位置处形成了星型结构，且由于协动梁24包括多个依次首尾相接的弹性条，且弹性条沿圆的径向设置，使得相邻或相对的质量块22之间运动不对称时，星型结构能够利用其星型结构以及弹性在相邻或相对的质量块22上施加推力或拉力，从而使相邻或相对的质量块22运动更为对称，进而使质量块22能够减少受到的热应力影响，使得整体对角速度检测的精确性更高，由此有效提高了微机械陀螺仪的性能。

同时，由于多个检测模块2沿圆的圆心呈中心对称，且检测模块2沿圆的直径呈轴对称，使得整体不仅能够利用差分方式对检测的信号进行降噪处理，从而提高检测灵敏度，而且还能够使多个质量块22的重量均匀分散，从而提高质量块22在基板1上的稳定性。

需要说明的是，角速度检测装置中基于的科里奥利力原理是旋转的物体在沿圆的径向运动时会产生沿圆的切向力，科里奥利力原理的具体推导过程不再赘述，其中，圆的径向是指圆的直径方向，圆的切向是指圆的切线方向，圆的径向与圆的切向垂直。

由于多个检测模块2沿圆的圆心呈中心对称，使得检测模块2的数量为偶数，且由于检测模块2沿圆的直径呈轴对称，使得角速度检测装置整体形成全对称结构，且具有多个对称轴，其中，检测模块2的数量可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，当角速度检测装置包括两个检测模块2时，则角速度检测装置具有两个对称轴；当角速度检测装置包括四个检测模块2时，则角速度检测装置具有四个对称轴。

质量块22是用于沿圆径向和切向振动的检测器件，基板1用于承载驱动检测单元23等器件，质量块22和基板1的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，角速度检测装置是在硅片衬底上加工而成的，基板1可以是硅板，质量块22可以是硅块。其中，质量块22可以是中心对称结构，以使质量块22沿圆的径向振动和沿圆的切向振动频率相同，进而使角速度的检测精度更高，整体的性能更好。

驱动检测单元23的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

弹性条是具有弹性的条板，弹性条的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

协动梁24中弹性条的数量可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，弹性条可以是两个、四个、八个等。

由于弹性条沿圆的径向设置，因此多个弹性条首尾相接后形成了蛇形结构，蛇形结构的协动梁24利于相邻或相对质量块22之间的协动。

如图2所示，在一些实施例中，协动梁24包括两个弹性组241，弹性组241包括第一弹性条2411和第二弹性条2412，第一弹性条2411和第二弹性条2412分别沿圆的径向设置，两个弹性组241的第一弹性条2411的一端相连后与质量块22的内侧相连，第一弹性条2411远离质量块22的一端与第二弹性条2412的一端相连，相邻检测模块2的第二弹性条2412远离第一弹性条2411的一端相连。

可以理解的是，由于弹性组241包括第一弹性条2411和第二弹性条2412，使得质量块22的内侧具有两个第一弹性条2411和两个第二弹性条2412，且由于相邻检测模块2的第二弹性条2412远离第一弹性条2411的一端相连，两个弹性组241的第一弹性条2411的一端相连后与质量块22的内侧相连，第一弹性条2411远离质量块22的一端与第二弹性条2412的一端相连，使得相邻检测模块2之间具有两个第一弹性条2411和两个第二弹性条2412，由此，在相邻或相对的质量块22之间运动不对称时，整体能够利用第一弹性条2411和第二弹性条2412的弹性在相邻或相对的质量块22上施加推力或拉力，从而使相邻或相对的质量块22运动更为对称，进而使质量块22能够减少受到的热应力影响，使得整体对角速度检测的精确性更高，由此有效提高了微机械陀螺仪的性能。

需要说明的是，第一弹性条2411和第二弹性条2412均是弹性条，相邻或相对的质量块22之间运动不对称时，第一弹性条2411与第二弹性条2412之间的夹角也随之变化，基于第一弹性条2411和第二弹性条2412的弹性，使得相邻或相对的质量块22恢复运动对称后，则第一弹性条2411与第二弹性条2412之间的夹角也随之恢复。

如图1所示，在一些实施例中，检测模块2还包括多个支撑单元21，支撑单元21设置在基板1上，且质量块22设置在多个支撑单元21的内侧。

可以理解的是，通过多个支撑单元21的设置，使得质量块22能够悬置在基板1上，且通过将质量块22设置在多个支撑单元21的内侧，使得多个质量块22在基板1上形成四周支撑中心悬空的结构，从而使得质量块22在基板1上的稳定性更高，对随机振动的抵抗能力更强，进而保证了整体对角速度检测的精确性，有效提高了微机械陀螺仪的性能。

同时，由于多个检测模块2沿圆的圆心呈中心对称，且检测模块2沿圆的直径呈轴对称，使得整体不仅能够利用差分方式对检测的信号进行降噪处理，从而提高检测灵敏度，而且还能够使多个质量块22的重量均匀分散在多个支撑单元21上，从而提高质量块22在基板1上的稳定性。

支撑单元21的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

检测模块2中支撑单元21的数量可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，检测模块2中的支撑单元21可以是1个、2个、3个、4个等。

如图1所示，在一些实施例中，支撑单元21包括支撑柱211、支撑梁212、框架213和多个悬臂梁214，支撑柱211设置在基板1上，支撑梁212设置在支撑柱211的内侧，且支撑梁212沿圆的径向设置，质量块22设置在支撑梁212远离支撑柱211的一端，框架213设置在支撑梁212远离支撑柱211的一端，且框架213沿圆的切向设置，悬臂梁214设置在框架213的内侧，且多个悬臂梁214远离框架213的一端与质量块22相连。

可以理解的是，质量块22通过悬臂梁214设置在框架213上，框架213通过支撑梁212设置在支撑柱211上，由此实现质量块22在基板1上的悬置，且用于支撑质量块22的悬臂梁214、框架213、支撑梁212和支撑柱211依次设置在质量块22的外侧，从而使得多个质量块22在基板1上形成四周支撑中心悬空的结构，进而使得质量块22在基板1上的稳定性更高，对随机振动的抵抗能力更强，由此保证了整体对角速度检测的精确性，有效提高了微机械陀螺仪的性能。

其中，通过悬臂梁214、框架213、支撑梁212和支撑柱211的设置，使得质量块22与基板1之间具有较长的力传播路径，从而使质量块22在基板1上悬置的同时能够减少基板1上力的干扰，进而使质量块22的稳定性更高，同时，由于支撑梁212沿圆的径向设置，使得框架213难以沿圆的径向移动，从而使质量块22在框架213上能够更为稳定的沿圆的径向振动。

需要说明的是，支撑柱211的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，支撑柱211可以是柱状结构。

支撑梁212的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，支撑梁212可以是杆状结构。

框架213的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，框架213可以是接近“C”型的结构，悬臂梁214设置在框架213的两端。

悬臂梁214用于将质量块22设置在框架213上，由于质量块22需要进行振动，因此悬臂梁214需要具有一定的弹性，悬臂梁214的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，悬臂梁214可以包括第一部分和第二部分，第一部分设置在框架213的内侧，且第一部分远离框架213的一端经弯折后与质量块22相连，第一部分的弯折部分靠近框架213，第二部分设置在框架213的内侧，且第一部分位于第二部分与框架213之间，第二部分经弯折后与质量块22相连，第二部分的弯折部分靠近第一部分，由此，通过第一部分和第二部分设置，不仅实现质量块22在框架213上的设置，而且还能够保证质量块22沿圆径向的振动，同时，由于第一部分的弯折部分靠近框架213，第二部分的弯折部分靠近第一部分，使得相邻检测模块2的悬臂梁214相互远离，从而避免相互干扰；悬臂梁214还可以是U型结构，U型结构的一端与框架213的内侧相连，U型结构的另一端与质量块22的外侧相连。

如图3和图4所示，在一些实施例中，驱动检测单元23包括两个驱动组件231，两个驱动组件231沿圆的切线呈轴对称，驱动组件231包括第一支撑件2311和多个第一电容2312，其中，第一支撑件2311设置在基板1上，两个驱动组件231的第一支撑件2311之间设置有第一间隙，第一电容2312包括第一定板23121和第一动板23122，第一定板23121设置在第一支撑件2311上，第一动板23122设置在质量块22上，多个第一定板23121和多个第一动板23122沿圆的切向在第一支撑件2311的两端间隔设置且均匀分布。

可以理解的是，通过第一支撑件2311的设置，使得多个第一定板23121能够设置在基板1上并与基板1相对固定，而通过将第一动板23122设置在质量块22上，使得多个第一动板23122能够相对基板1移动，进而相对多个第一定板23121移动，由此，在第一电容2312通入交变信号时，第一动板23122和第一定板23121之间在交变信号的驱动下产生沿圆径向的变化驱动力，从而在变化驱动力的驱动下，多个第一动板23122能够带动质量块22沿圆的径向往复移动，进而实现质量块22在圆径向上的振动，保证整体能够基于科里奥利力的原理实现角速度的检测，满足使用需求。

其中，由于多个第一定板23121和多个第一动板23122沿圆的切向在第一支撑件2311的两端间隔设置且均匀分布，使得驱动组件231形成梳齿状排布的电容结构，从而使得驱动组件231具有更大的驱动电容和更高的信噪比。

需要说明的是，由于多个第一定板23121和多个第一动板23122沿圆的切向在第一支撑件2311的两端均匀分布，且两个驱动组件231的第一支撑件2311之间设置有第一间隙，使得整体在交变信号输入时，多个第一动板23122能够相对多个第一定板23121沿圆的径向进行往复移动。

在检测模块2的结构确定后，其质量块22的振动频率也确定，因此在第一电容2312通入交变信号时，需要使交变信号的频率与质量块22的振动频率保持一致，保证质量块22的稳定谐振。

在驱动检测单元23的驱动下，角速度检测装置可以工作在多种模式下，具体工作模式可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，在第一模式下，质量块22沿圆的径向振动，且相邻质量块22之间的运动方向相反，即相邻质量块22之间，若一个质量块22沿靠近圆心的方向运动，则另一个质量块22沿远离圆心的方向运动，同时，当整体具有角速度输入时，质量块22沿圆径向振动的同时还沿圆的切向振动，且相邻质量块22之间的运动方向相反，即相邻质量块22之间要么相互靠近，要么相互远离；在第二模式下，两个呈轴对称的质量块22沿圆的径向振动，且两个质量块22之间的运动方向相反，即两个质量块22之间，若一个质量块22沿靠近圆心的方向运动，则另一个质量块22沿远离圆心的方向运动，同时，当整体具有角速度输入时，质量块22沿圆径向振动的同时还沿圆的切向振动，且两个质量块22之间的运动方向相反，即两个质量块22之间要么相互靠近，要么相互远离，其与质量块22均静止不动。

如图3和图4所示，在一些实施例中，驱动检测单元23还包括两个第一检测组件232，两个第一检测组件232沿圆的切线呈轴对称，第一检测组件232包括第二支撑件2321和多个第二电容2322，其中，第二支撑件2321设置在基板1上，且第二支撑件2321位于第一支撑件2311的外侧，第二电容2322包括第二定板23221和第二动板23222，第二定板23221设置在第二支撑件2321上，第二动板23222设置在质量块22上，多个第二定板23221和多个第二动板23222沿圆的切向在第二支撑件2321的两端间隔设置且均匀分布。

可以理解的是，通过第二支撑件2321的设置，使得多个第二定板23221能够设置在基板1上并与基板1相对固定，而通过将第二动板23222设置在质量块22上，使得多个第二动板23222能够相对质量块22固定，由此，在质量块22沿圆的径向振动时，第二动板23222和第二定板23221之间的相对面积能够不断变化，进而使得第二电容2322的电容值不断变化，由此使整体能够根据第二电容2322的电容值变化获得质量块22沿圆径向振动的幅度，进而根据质量块22沿圆径向的振动幅度调节输入到第一电容2312中的交变信号，形成对质量块22径向振动的闭环控制，进而保证质量块22能够在设定范围内进行径向振动，以满足角速度的检测要求。

其中，由于多个第二定板23221和多个第二动板23222沿圆的切向在第二支撑件2321的两端间隔设置且均匀分布，使得第一检测组件232形成梳齿状排布的电容结构，从而使得第一检测组件232具有更大的检测电容和更高的信噪比。

需要说明的是，由于多个第二定板23221和多个第二动板23222沿圆的切向在第二支撑件2321的两端均匀分布，且两个第一检测组件232的第二支撑件2321之间具有容纳第一支撑件2311的间隙，使得质量块22在第一电容2312的驱动下沿圆的径向振动时，整体能够利用第二电容2322的电容值变化准确的检测出质量块22的径向振动幅度。

如图3和图5所示，在一些实施例中，驱动检测单元23还包括两个第二检测组件233，两个第二检测组件233沿圆的切线呈轴对称，第二检测组件233包括两个检测件2331，两个检测件2331沿圆的直径呈轴对称，检测件2331包括第三支撑件23311和多个第三电容23312，其中，第三支撑件23311设置在基板1上，且第三支撑件23311位于驱动组件231的外侧，两个检测件2331的第三支撑件23311之间设置有第二间隙，第三电容23312包括第三定板233121和第三动板233122，第三定板233121设置在第三支撑件23311上，第三动板233122设置在质量块22上，多个第三定板233121和多个第三动板233122沿圆的切向在第三支撑件23311的两端间隔设置且均匀分布。

可以理解的是，通过第三支撑件23311的设置，使得多个第三定板233121能够设置在基板1上并与基板1相对固定，而通过将第三动板233122设置在质量块22上，使得多个第三动板233122能够相对质量块22固定，由此，当整体具有角速度输入，且质量块22在沿径向振动的同时还沿沿圆的切向振动时，第三动板233122和第三定板233121之间的相对距离能够不断变化，进而使得第三电容23312的电容值不断变化，由此使整体能够根据第三电容23312的电容值变化获得质量块22沿圆切向振动的幅度，进而根据质量块22沿圆切向的振动幅度获得外部输入的角速度，满足角速度检测需求。

其中，由于多个第三定板233121和多个第三动板233122沿圆的切向在第三支撑件23311的两端间隔设置且均匀分布，使得检测件2331形成梳齿状排布的电容结构，从而使得第二检测组件233具有更大的检测电容和更高的信噪比。

需要说明的是，由于多个第三定板233121和多个第三动板233122沿圆的切向在第三支撑件23311的两端间隔设置且均匀分布，且两个检测件2331的第三支撑件23311之间设置有第二间隙，使得质量块22沿圆的切向振动时，整体能够利用第三电容23312的电容值变化准确的检测出质量块22的切向振动幅度。

角速度检测装置可以利用第二检测组件233获得整体的角速度，但利用第二检测组件233获得整体角速度方式由于质量块22需要进行切向振动，会导致质量块22整体的稳定性不高，进而影响整体的角速度检测精度，因此也可以通过其他方式获得整体的角速度。

如图3和图5所示，在一些实施例中，驱动检测单元23还包括两个平衡组件234，两个平衡组件234沿圆的切线呈轴对称，平衡组件234包括两个平衡件2341，平衡件2341包括第四支撑件23411和多个第四电容23412，其中，第四支撑件23411设置在基板1上，且第四支撑件23411位于第三支撑件23311的外侧，两个平衡件2341的第四支撑件23411之间设置有第三间隙，第四电容23412包括第四定板234121和第四动板234122，第四定板234121设置在第四支撑件23411上，第四动板234122设置在质量块22上，多个第四定板234121和多个第四动板234122沿圆的切向在第四支撑件23411的两端间隔设置，且第四定板234121与第四动板234122的距离小于相邻第四电容23412之间第四定板234121与第四动板234122的距离。

可以理解的是，通过第四支撑件23411的设置，使得多个第四定板234121能够设置在基板1上并与基板1相对固定，而通过将第四动板234122设置在质量块22上，使得多个第四动板234122能够相对基板1移动，进而相对多个第四定板234121移动。

由此，当整体具有角速度输入，且质量块22在沿径向振动的同时还沿沿圆的切向振动时，整体能够根据第三电容23312的电容值变化获得质量块22的切向振动幅度，进而根据质量块22的切向振动幅度向第四电容23412施加交变信号，以使第四动板234122和第四定板234121之间在交变信号的驱动下产生沿圆切向的变化驱动力，进而使多个第四动板234122能够在质量块22上施加抵消质量块22切向振动的力，最终使质量块22能够在圆的切向上保持静止，同时，由于在第四电容23412上施加的交变信号使质量块22在圆的切向上保持静止，因此通过第四电容23412上施加的交变信号即可获得外部输入的角速度，从而在实现整体角速度检测的同时有效提高了质量块22的稳定性，进而有效提升了整体的角速度检测精度。

其中，由于多个第四定板234121和多个第四动板234122沿圆的切向在第四支撑件23411的两端间隔设置，使得平衡件2341形成梳齿状排布的电容结构，从而使得平衡组件234具有更大的平衡电容和更高的信噪比。

需要说明的是，由于多个第四定板234121和多个第四动板234122沿圆的切向在第四支撑件23411的两端间隔设置，且第四定板234121与第四动板234122的距离小于相邻第四电容23412之间第四定板234121与第四动板234122的距离，使得质量块22沿圆的切向振动时，整体能够利用第四电容23412使质量块22在圆的切向稳定静止。

如图3和图5所示，在一些实施例中，驱动检测单元23还包括两个调谐组件235，两个调谐组件235沿圆的切线呈轴对称，调谐组件235包括两个调谐件2351，调谐件2351包括第五支撑件23511和多个第五电容23512，其中，第五支撑件23511设置在基板1上，且第五支撑件23511位于第三支撑件23311与第四支撑件23411之间，两个调谐件2351的第五支撑件23511相连，第五电容23512包括第五定板235121和第五动板235122，第五定板235121设置在第五支撑件23511上，第五动板235122设置在质量块22上，多个第五定板235121和多个第五动板235122沿圆的切向在第五支撑件23511的两端间隔设置，且第五定板235121与第五动板235122的距离小于相邻第五电容23512之间第五定板235121与第五动板235122的距离。

可以理解的是，通过第五支撑件23511的设置，使得多个第五定板235121能够设置在基板1上并与基板1相对固定，而通过将第五动板235122设置在质量块22上，使得多个第五动板235122能够相对基板1移动，进而相对多个第五定板235121移动，由此，当整体具有角速度输入，且质量块22在沿径向振动的同时还沿沿圆的切向振动时，整体能够根据第三电容23312的电容值变化获得质量块22的切向振动幅度，进而根据质量块22的切向振动幅度向第五电容23512施加交变信号，使第五动板235122和第五定板235121之间在交变信号的驱动下产生沿圆切向的变化驱动力，进而调节质量块22沿圆切向振动的频率，使质量块22的切向频率保持恒定，最终使平衡组件234对质量块22的平衡更为稳定，进一步提升了整体的角速度检测精度。

其中，由于多个第五定板235121和多个第五动板235122沿圆的切向在第五支撑件23511的两端间隔设置，使得调谐件2351形成梳齿状排布的电容结构，从而使得调谐组件235具有更大的调谐电容和更高的信噪比。

需要说明的是，由于多个第五定板235121和多个第五动板235122沿圆的切向在第五支撑件23511的两端间隔设置，且第五定板235121与第五动板235122的距离小于相邻第五电容23512之间第五定板235121与第五动板235122的距离，使得质量块22沿圆的切向振动时，整体能够利用第五电容23512调节质量块22的切向振动频率。

如图6所示，在一些实施例中，驱动检测单元23还包括两个补偿组件236，两个补偿组件236沿圆的切线呈轴对称，补偿组件236包括两个补偿件2361，补偿件2361包括第六支撑件23611和多个第六电容23612，其中，第六支撑件23611设置在基板1上，补偿件2361靠近质量块22的边缘，第六电容23612包括第六定板236121和第六动板236122，第六定板236121设置在第六支撑件23611上，第六动板236122设置在质量块22上，多个第六定板236121和多个第六动板236122沿圆的切向在第六支撑件23611的两端间隔设置，且第六定板236121与第六动板236122的距离小于相邻第六电容23612之间第六定板236121与第六动板236122的距离。

可以理解的是，通过第六支撑件23611的设置，使得多个第六定板236121能够设置在基板1上并与基板1相对固定，而通过将第六动板236122设置在质量块22上，使得多个第六动板236122能够相对基板1移动，进而相对多个第六定板236121移动，若质量块22的运动方向未完全处于径向上，则质量块22会产生切向上的分量，导致第六动板236122相对于第六定板236121沿圆的切向振动，使得第六动板236122和第六定板236121之间的距离发生变化，进而使第六电容23612的电容值发生变化，由此，整体能够根据第六电容23612的电容值变化对施加在第四电容23412上的交变信号进行补偿，以保证第四动板234122在质量块22上施加的力能够与质量块22上的切向力完全抵消，从而保证质量块22的稳定静止，进而提升了整体的角速度检测精度。

其中，由于多个第六定板236121和多个第六动板236122沿圆的切向在第六支撑件23611的两端间隔设置，使得补偿件2361形成梳齿状排布的电容结构，从而使得补偿组件236具有更大的补偿电容和更高的信噪比。

需要说明的是，由于多个第六定板236121和多个第六动板236122沿圆的切向在第六支撑件23611的两端间隔设置，且第六定板236121与第六动板236122的距离小于相邻第六电容23612之间第六定板236121与第六动板236122的距离，使得质量块22偏移时，整体能够利用第六电容23612准确获得补偿值。

如图3所示，在一些实施例中，检测模块2还包括第一限位件25和第二限位件26，第一限位件25设置在基板1上，第二限位件26设置在基板1上，其中，第一限位件25和第二限位件26的两端设置有多个突起27，质量块22沿圆切向的两端设置有多个凹槽28，突起27位于凹槽28内，且突起27与凹槽28之间沿圆的切向抵接，突起27与凹槽28之间沿圆的径向设置有振动空间。

可以理解的是，由于第一限位件25和第二限位件26分别设置在基板1上，使得第一限位件25和第二限位件26不随质量块22的振动而振动，同时，由于突起27与凹槽28之间沿圆的切向抵接，使得质量块22无法沿圆的切向振动，由此进一步保证了质量块22的稳定性，使整体的角速度检测精度更高。

通过振动空间的设置，避免了第一限位件25和第二限位件26对质量块22的径向振动造成影响，保证整体对角速度的稳定检测，而且，由于突起27位于凹槽28内，使得质量块22在径向上的振动受到限制，从而避免质量块22在径向上的振动幅度过大，由此进一步提高了质量块22的稳定性，使整体的角速度检测精度更高。

需要说明的是，第一限位件25和第二限位件26的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

振动空间的尺寸可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

本公开实施例还提一种微机械陀螺仪，包括如本公开实施例的角速度检测装置。

可以理解的是，驱动检测单元23驱动质量块22沿圆的径向振动，当整体具有角速度输入时，基于科里奥利力的原理，沿圆径向振动的质量块22上会产生沿圆切向的力，从而使质量块22在沿径向振动的同时还沿沿圆的切向振动，进而通过驱动检测单元23检测质量块22沿圆切向振动的振幅，以获得整体的角速度，由此实现角速度的检测，满足使用需求。

其中，由于协动梁24的中部与质量块22的内侧相连，使得多个检测模块2的协动梁24相连后在多个质量块22的中心位置处形成了星型结构，且由于协动梁24包括多个依次首尾相接的弹性条，且弹性条沿圆的径向设置，使得相邻或相对的质量块22之间运动不对称时，星型结构能够利用其星型结构以及弹性在相邻或相对的质量块22上施加推力或拉力，从而使相邻或相对的质量块22运动更为对称，进而使质量块22能够减少受到的热应力影响，使得整体对角速度检测的精确性更高，由此有效提高了微机械陀螺仪的性能。

同时，由于多个检测模块2沿圆的圆心呈中心对称，且检测模块2沿圆的直径呈轴对称，使得整体不仅能够利用差分方式对检测的信号进行降噪处理，从而提高检测灵敏度，而且还能够使多个质量块22的重量均匀分散，从而提高质量块22在基板1上的稳定性。

需要说明的是，微机械陀螺仪是利用微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical-Systems，MEMS）制成的陀螺仪，也称MEMS陀螺仪，微机械陀螺仪的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。

在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种角速度检测装置，其特征在于，包括：

基板；

多个检测模块，多个所述检测模块沿圆的圆心呈中心对称，且所述检测模块沿所述圆的直径呈轴对称，所述检测模块包括：质量块、协动梁和驱动检测单元，所述质量块悬置在所述基板上，所述协动梁包括：多个弹性条，所述弹性条沿所述圆的径向设置，且多个所述弹性条依次首尾相接，所述协动梁的中部与所述质量块的内侧相连，相邻所述检测模块的所述协动梁的端部相连，多个所述检测模块的所述协动梁相连后形成星型结构，所述驱动检测单元设置在所述质量块与所述基板之间，所述驱动检测单元用于驱动所述质量块沿所述圆的径向振动，并检测所述质量块沿所述圆切向振动的振幅。

2.根据权利要求1所述的角速度检测装置，其特征在于，所述协动梁包括：

两个弹性组，所述弹性组包括：第一弹性条和第二弹性条，所述第一弹性条和所述第二弹性条分别沿所述圆的径向设置，两个弹性组的所述第一弹性条的一端相连后与所述质量块的内侧相连，所述第一弹性条远离所述质量块的一端与所述第二弹性条的一端相连，相邻所述检测模块的所述第二弹性条远离所述第一弹性条的一端相连。

3.根据权利要求1所述的角速度检测装置，其特征在于，所述检测模块还包括：

多个支撑单元，所述支撑单元设置在所述基板上，且所述质量块设置在多个所述支撑单元的内侧。

4.根据权利要求3所述的角速度检测装置，其特征在于，所述支撑单元包括：

支撑柱，所述支撑柱设置在所述基板上；

支撑梁，所述支撑梁设置在所述支撑柱的内侧，且所述支撑梁沿所述圆的径向设置，所述质量块设置在所述支撑梁远离所述支撑柱的一端；

框架，所述框架设置在所述支撑梁远离所述支撑柱的一端，且所述框架沿所述圆的切向设置；

多个悬臂梁，所述悬臂梁设置在所述框架的内侧，且多个所述悬臂梁远离所述框架的一端与所述质量块相连。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的角速度检测装置，其特征在于，所述驱动检测单元包括：

两个驱动组件，两个所述驱动组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述驱动组件包括：第一支撑件和多个第一电容；

其中，所述第一支撑件设置在所述基板上，两个所述驱动组件的第一支撑件之间设置有第一间隙；

所述第一电容包括：第一定板和第一动板，所述第一定板设置在所述第一支撑件上，所述第一动板设置在所述质量块上，多个所述第一定板和多个所述第一动板沿所述圆的切向在所述第一支撑件的两端间隔设置且均匀分布。

6.根据权利要求5所述的角速度检测装置，其特征在于，所述驱动检测单元还包括：

两个第一检测组件，两个所述第一检测组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述第一检测组件包括：第二支撑件和多个第二电容；

其中，所述第二支撑件设置在所述基板上，且所述第二支撑件位于所述第一支撑件的外侧；

所述第二电容包括：第二定板和第二动板，所述第二定板设置在所述第二支撑件上，所述第二动板设置在所述质量块上，多个所述第二定板和多个所述第二动板沿所述圆的切向在所述第二支撑件的两端间隔设置且均匀分布。

7.根据权利要求6所述的角速度检测装置，其特征在于，所述驱动检测单元还包括：

两个第二检测组件，两个所述第二检测组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述第二检测组件包括：两个检测件，两个所述检测件沿所述圆的直径呈轴对称，所述检测件包括：第三支撑件和多个第三电容；

其中，所述第三支撑件设置在所述基板上，且所述第三支撑件位于所述驱动组件的外侧，两个所述检测件的所述第三支撑件之间设置有第二间隙；

所述第三电容包括：第三定板和第三动板，所述第三定板设置在所述第三支撑件上，所述第三动板设置在所述质量块上，多个所述第三定板和多个所述第三动板沿所述圆的切向在所述第三支撑件的两端间隔设置且均匀分布。

8.根据权利要求7所述的角速度检测装置，其特征在于，所述驱动检测单元还包括：

两个平衡组件，两个所述平衡组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述平衡组件包括：两个平衡件，所述平衡件包括：第四支撑件和多个第四电容；

其中，所述第四支撑件设置在所述基板上，且所述第四支撑件位于所述第三支撑件的外侧，两个所述平衡件的所述第四支撑件之间设置有第三间隙；

所述第四电容包括：第四定板和第四动板，所述第四定板设置在所述第四支撑件上，所述第四动板设置在所述质量块上，多个所述第四定板和多个所述第四动板沿所述圆的切向在所述第四支撑件的两端间隔设置，且所述第四定板与所述第四动板的距离小于相邻所述第四电容之间所述第四定板与所述第四动板的距离。

9.根据权利要求8所述的角速度检测装置，其特征在于，所述驱动检测单元还包括：

两个调谐组件，两个所述调谐组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述调谐组件包括：两个调谐件，所述调谐件包括：第五支撑件和多个第五电容；

其中，所述第五支撑件设置在所述基板上，且所述第五支撑件位于所述第三支撑件与所述第四支撑件之间，两个所述调谐件的所述第五支撑件相连；

所述第五电容包括：第五定板和第五动板，所述第五定板设置在所述第五支撑件上，所述第五动板设置在所述质量块上，多个所述第五定板和多个所述第五动板沿所述圆的切向在所述第五支撑件的两端间隔设置，且所述第五定板与所述第五动板的距离小于相邻所述第五电容之间所述第五定板与所述第五动板的距离。

10.根据权利要求9所述的角速度检测装置，其特征在于，所述驱动检测单元还包括：

两个补偿组件，两个所述补偿组件沿所述圆的切线呈轴对称，所述补偿组件包括：两个补偿件，所述补偿件包括：第六支撑件和多个第六电容；

其中，所述第六支撑件设置在所述基板上，所述补偿件靠近所述质量块的边缘；

所述第六电容包括：第六定板和第六动板，所述第六定板设置在所述第六支撑件上，所述第六动板设置在所述质量块上，多个所述第六定板和多个所述第六动板沿所述圆的切向在所述第六支撑件的两端间隔设置，且所述第六定板与所述第六动板的距离小于相邻所述第六电容之间所述第六定板与所述第六动板的距离。

11.根据权利要求8所述的角速度检测装置，其特征在于，所述检测模块还包括：

第一限位件，所述第一限位件设置在所述基板上；

第二限位件，所述第二限位件设置在所述基板上；

其中，所述第一限位件和所述第二限位件的两端设置有多个突起，所述质量块沿所述圆切向的两端设置有多个凹槽，所述突起位于所述凹槽内，且所述突起与所述凹槽之间沿所述圆的切向抵接，所述突起与所述凹槽之间沿所述圆的径向设置有振动空间。

12.一种微机械陀螺仪，其特征在于，包括：如权利要求1-11中任意一项所述的角速度检测装置。

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