CN116660570A - 角速度传感器、惯性传感器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种角速度传感器、惯性传感器、电子设备。角速度传感器包括第一质量块和第二质量块，通过驱动第一质量块沿X轴往复移动，并通过第一质量块沿Z轴的位移，可以判断第一质量块绕Y轴的角速度；通过驱动第二质量块沿Y轴往复移动，并通过第二质量块沿X轴/Z轴的位移，可以判断第一质量块绕Z轴/X轴的角速度。第一质量块相对于对称轴x对称，第二质量块相对于对称轴y对称。角速度传感器还包括用于支撑第一质量块的第一锚区，以及用于支撑第二质量块的第二锚区，第一锚区、第二锚区和第一质量块相对于同一对称轴x对称。第一锚区还可以与第二质量块相对于同一对称轴y对称。

Description

角速度传感器、惯性传感器和电子设备

技术领域

本申请涉及惯性传感领域和电子设备领域，并且更具体地，涉及惯性传感器、电子设备。

背景技术

电子设备可以通过角速度传感器，检测电子设备自身绕多轴旋转的角度或角速度。角速度传感器在例如拍照防抖、导航、游戏定向、旋转屏幕、自动驾驶等应用场景中起重要作用。

角速度传感器可以包括用于检测的多个质量块。当质量块发生偏转，质量块与检测电极之间的电容会发生变化，从而角速度传感器可以输出与角度或角速度相关的信号。质量块通常设置在角速度传感器的衬底上。当多个质量块中个一个质量块移动时，该质量块可以牵引衬底，进而可能导致衬底变形。衬底变形可能会使角速度传感器上的其他质量块发生移位，进而降低角速度传感器的检测准确性。因此，需要提供一种方案，如何降低衬底变形。

发明内容

本申请实施例提供一种角速度传感器、惯性传感器和电子设备。目的是降低衬底变形。

第一方面，提供了一种角速度传感器，包括：

第一质量块和第二质量块，所述第一质量块和所述第二质量块被驱动以在第一方向具有位移分量，所述第一质量块和所述第二质量块用于检测绕第二方向和/或第三方向的角速度，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向相互正交，所述第一质量块自身和第二质量块自身均相对于第一对称轴对称，所述第一质量块和第二质量块相对于第二对称轴对称，所述第一对称轴平行于所述第一方向，所述第二对称轴平行于所述第二方向；

第三质量块和第四质量块，所述第三质量块和所述第四质量块被驱动以在所述第二方向具有位移分量，所述第三质量块和所述第四质量块用于检测绕所述第一方向的角速度，所述第三质量块自身和所述第四质量块自身均相对于所述第二对称轴对称，所述第三质量块和所述第四质量块相对于所述第一对称轴对称；

第一锚区和第二锚区，所述第一质量块与所述第一锚区和所述第二锚区连接，所述第二质量块与所述第一锚区和所述第二锚区连接，所述第一锚区和所述第二锚区相对于所述第一对称轴对称；

第三锚区，所述第三锚区与所述第三质量块和所述第四质量块连接；

所述第一锚区、所述第二锚区和所述第三锚区设置在所述第二对称轴上，所述第三锚区覆盖所述第一对称轴和所述第二对称轴的交点。

在本申请中，通过将与动子相连的锚区设置在角速度传感器的同一对称轴上，锚区承受的力通常可以相对于对称轴对称，进而锚区承受的力可以至少部分抵消，锚区的变形量可以相对较小。根据差分特性，有利于降低衬底变形等对角速度传感器的测量准确性的影响，有利于提高角速度传感器的测量准确性。同一质量块可以用于检测绕多个方向的角速度，有利于提高惯性传感器的集成度，减小惯性传感器的占用空间。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一锚区自身、所述第二锚区自身和所述第三锚区自身均相对于所述第二对称轴对称，所述第三锚区自身相对于所述第一对称轴对称。

在本申请中，为了抑制材料应变、加工偏差等因素带来的影响，角速度传感器具有对称性。角速度传感器具有对称性，有利于应用差分原理，去除材料应变、加工偏差等引起的共模噪声，有利于提高角速度传感器的例如温漂性能、零漂性能等。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

驱动件，所述驱动件用于沿所述第一方向往复移动，所述驱动件和所述第一质量块连接；

传动梁组件，所述传动梁组件相对于第一对称轴对称，所述传动梁组件包括第一端、第二端和第三端，所述第一端与所述驱动件连接，所述第二端与所述第三质量块连接，所述第三端与所述第四质量块连接，当所述第一端具有沿所述第一方向的位移分量时，所述第二端和所述第三端均具有平行于所述第二方向的位移分量，所述第二端的位移分量和所述第三端的位移分量方向相反。

在本申请中，通过传动梁组件可以将Y方向的位移分量转换为X方向的位移分量，使得第一质量块和第二质量块通过相同的驱动件驱动，有利于减少角速度传感器内的器件数量，有利于提高第一质量块和第二质量块的耦合度。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述传动梁组件包括相互连接的第一传动梁、第二传动梁和第三传动梁，所述第一传动梁靠近所述驱动件设置，所述第二传动梁靠近所述第三质量块设置，所述第三传动梁靠近所述第四质量块设置，所述第一传动梁与所述第一方向平行设置，所述第二传动梁和所述第三传动梁均包括相对于所述第一方向倾斜设置或垂直设置的部分。

在本申请中，当第一传动梁具有沿第一传动梁的延伸方向的位移分量时，由于第二传动梁包括与第一传动梁的延伸方向不同的部分，因此第二传动梁可以被第一传动梁牵引，第二传动梁的远离第一传动梁的一端可以具有沿垂直于第一传动梁的延伸方向的位移分量。类似地，第三传动梁的远离第一传动梁的一端可以具有沿垂直于第一传动梁的延伸方向的位移分量。因此传动梁组件可以具有转向驱动功能。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二传动梁包括第一传动段、第二传动段、第三传动段，所述第一传动段和所述第二传动段相对于所述第二方向平行设置，所述第三传动段连接在所述第一传动段和所述第二传动段之间，所述第三传动段相对于所述第一方向平行或倾斜设置。

在本申请中，第二传动梁包括多个相对于Y方向垂直的传动段，并通过相对于Y方向平行的传动段连接，有利于将传动梁组件所转换的在X方向的位移分量分散在多个传动段上，有利于减少传动段变形过度引起的检测误差。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，当所述第三质量块和所述第四质量块具有绕所述第一方向的角速度分量时，所述第二传动梁和所述第三传动梁绕所述第一传动梁旋转。

也就是说，当第三质量块和第四质量块具有绕Y方向的角速度分量时，第二传动梁可以具有绕Y方向的旋转角。

在本申请中，第一传动梁的一部分的位置相对固定，第一传动梁的可变形量相对较少。当第三质量块和第四质量块具有绕Y方向的角速度分量，通过第二传动梁和第三传动梁相对于第一传动梁旋转，使得第二传动梁和第三传动梁可以吸收来自第三质量块和第四质量块的旋转趋势，有利于减少第一质量块被第三质量块和第四质量块牵引的程度，进而有利于减少第三质量块和第四质量块在第一质量块的牵引下在X方向和Z方向上的位移。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一传动梁在所述第二方向的刚度小于所述第一传动梁在所述第三方向的刚度。

在本申请中，第一传动梁在X方向具有弹性，有利于减少第三质量块和第四质量块在第一质量块的牵引下在X方向上的位移。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二传动梁在所述第二方向的刚度小于所述第二传动梁在所述第三方向的刚度。

在本申请中，第二传动梁可以在X方向具有弹性，有利于减少第一质量块在第三质量块和第四质量块的牵引下在X方向上的位移。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二传动梁在所述第一方向的刚度小于所述第二传动梁在所述第三方向的刚度

在本申请中，第二传动梁可以在Y方向具有弹性，有利于减少第三质量块和第四质量块在第一质量块的牵引下在Y方向上的位移。

在本申请中，通过设置上述结构的传动梁组件，使得第三质量块和第四质量块在X方向的位移分量对第一质量块影响较小；第一质量块在X方向、Y方向的位移分量对第三质量块和第四质量块的影响较小。因此，通过合理设计转向结构，使得转向结构除了可以用于传递并转换驱动力，还可以提升检测方向不同的多个质量块之间的解耦性，进而有利于提高惯性传感器的测量准确性。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

支撑件，所述支撑件与所述第三锚区连接，且连接在所述第三质量块和所述第四质量块之间，所述支撑件相对于所述第一对称轴、所述第二对称轴对称。

在本申请中，通过在第三锚区和第三质量块之间，以及第三锚区和第四质量块之间设置支撑件，使得第三质量块和第四质量块可以悬浮于角速度传感器的衬底层上。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

第一扭转梁，所述第一扭转梁连接在所述支撑件与所述第三锚区之间，所述第一扭转梁沿所述第一方向延伸，当所述第三质量块和所述第四质量块具有绕所述第一方向的角速度分量时，所述支撑件绕所述第一扭转梁旋转。

在本申请中，第一扭转梁可以为支撑件提供扭转刚度。当第三质量块和第四质量块在外力作用下绕Y方向旋转时，支撑件可以被第三质量块和第四质量块带动，并相对于第一扭转梁扭转；当支撑件未受到外力作用时，由于第一扭转梁的扭转刚度，支撑件可以恢复至初始状态。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第三质量块包括第一质量块缺口，所述第一质量块缺口相对于所述第二对称轴对称；所述角速度传感器还包括：

第一弹性连接件，所述第一弹性连接件横跨所述第一质量块缺口，并连接在所述支撑件和所述第三质量块之间。

在本申请中，在支撑件和第三质量块之间设置弹性连接件，弹性连接件可以减少支撑件、第三锚区受第三质量块的牵引产生的变形量。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一弹性连接件在所述第二方向的刚度小于所述第一弹性连接件在所述第三方向的刚度。

在本申请中，第一弹性连接件可以在X方向具有弹性，有利于减少支撑件在第三质量块的牵引下在X方向上的变形。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

第四传动梁，所述第四传动梁与所述第一锚区连接，且连接在所述第一质量块和所述第二质量块之间，所述第四传动梁沿所述第一方向延伸，所述第四传动梁自身相对于所述第二对称轴对称。

在本申请中，通过在第一锚区和第一质量块之间设置第四传动梁，使得第一质量块可以悬浮于角速度传感器的衬底层上。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第四传动梁在所述第二方向的刚度小于所述第四传动梁在所述第三方向的刚度。

在本申请中，第四传动梁可以在X方向具有弹性，有利于减少第一锚区在第一质量块的牵引下在X方向上的变形。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

第二扭转梁，第二扭转梁连接在所述第一锚区和所述第四传动梁之间，所述第二扭转梁沿所述第二方向延伸，当所述第一质量块和所述第二质量块具有绕所述第二方向的角速度分量时，所述第四传动梁绕所述第二扭转梁旋转。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二扭转梁自身相对于所述第二对称轴对称。

在本申请中，第二扭转梁具有对称性，有利于减少第四传动梁传动时所产生的误差。

在本申请中，第二扭转梁可以为第四传动梁提供扭转刚度。当第一质量块在外力作用下绕X方向或Z方向旋转时，第四传动梁可以被第一质量块带动，并相对于第二扭转梁扭转；当第四传动梁未受到外力作用时，由于第二扭转梁的扭转刚度，第四传动梁可以恢复至初始状态。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

第二弹性连接件，所述第二弹性连接件连接在所述第四传动梁和所述第一质量块之间，所述第二弹性连接件沿所述第二方向延伸。

在本申请中，在第四传动梁和第一质量块之间设置弹性连接件，弹性连接件可以减少第四传动梁、第一锚区受第一质量块的牵引产生的变形量。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二弹性连接件在所述第一方向的刚度小于所述第二弹性连接件在所述第三方向的刚度。

在本申请中，第二弹性连接件可以在Y方向具有弹性，有利于减少第四传动梁在第一质量块的牵引下在Y方向上的变形。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

第四锚区，所述第四锚区连接在所述第一质量块和所述第二质量块之间，所述第四锚区自身相对于所述第二对称轴对称；

所述第一质量块上与所述第一锚区连接的位置为第一位置，所述第一质量块上与所述第二锚区连接的位置为第二位置，所述第一质量块上与所述第四锚区连接的位置为第三位置，所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置不共线。

在本申请中，第一质量块可以被第一锚区、第二锚区和第四锚区支撑。第一质量块分别与第一锚区、第二锚区和第四锚区连接的3个位置不共线，使得第一质量块可以悬浮于角速度传感器的衬底层上。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

第三弹性连接件，所述第三弹性连接件连接在所述第四锚区和所述第一质量块之间。

在本申请中，在第四锚区和第一质量块之间设置弹性连接件，弹性连接件可以减少第四锚区受第一质量块的牵引产生的变形量。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第三弹性连接件在所述第一方向的刚度小于所述第三弹性连接件在所述第三方向的刚度。

在本申请中，通过在第四锚区和第一质量块之间设置第三弹性连接件，使得第一质量块可以悬浮于角速度传感器的衬底层上。第三弹性连接件还可以在Y方向具有弹性，有利于减少第四锚区在第一质量块的牵引下在Y方向上的变形。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第三弹性连接件在所述第二方向的刚度小于所述第三弹性连接件在所述第三方向的刚度。

在本申请中，第三弹性连接件可以在X方向具有弹性，有利于减少第四锚区在第一质量块的牵引下在X方向上的变形。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，当所述第一质量块具有绕所述第二方向的角速度分量时，所述第一质量块绕所述第三弹性连接件旋转。

在本申请中，第三弹性连接件可以为第一质量块提供扭转刚度。当第一质量块在外力作用下绕X方向旋转时，第一质量块可以相对于第三弹性连接件扭转；当第一质量块未受到外力作用时，由于第三弹性连接件的扭转刚度，第一质量块可以恢复至初始状态。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，当所述第一质量块具有绕所述第三方向的角速度分量时，所述第一质量块绕所述第三弹性连接件旋转。

在本申请中，第三弹性连接件可以为第一质量块提供扭转刚度。当第一质量块在外力作用下绕Z方向旋转时，第一质量块可以相对于第三弹性连接件扭转；当第一质量块未受到外力作用时，由于第三弹性连接件的扭转刚度，第一质量块可以恢复至初始状态。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一质量块具有第二质量块缺口，所述第三质量块和所述第四质量块设置于所述第二质量块缺口内。

在本申请中，第一质量块的缺口和第二质量块的缺口相向设置，以容置第三质量块和第四质量块，有利于缩小惯性传感器的整体尺寸，增加质量块的有效检测区域。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

第一检测电极，所述第一质量块能够相对于所述第一检测电极移动，所述第一质量块和所述第一检测电极沿所述第三方向排列以形成第一电容，当所述第一质量块具有绕所述第二方向的角速度分量时，所述第一质量块具有沿所述第三方向的位移分量，所述第一质量块的沿所述第三方向的位移分量与所述第一电容的容值变化量对应；

第一读出电路，用于根据所述第一电容的容值变化量，输出所述第二方向的角速度分量。

在本申请中，通过设置检测电极，可以捕获第一质量块在Z轴方向的位移分量，由此可以推断第一质量块在Z轴方向的柯氏力，进而判断第一质量块绕X轴的角速度。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

第二检测电极，所述第三质量块能够相对于所述第二检测电极移动，所述第三质量块和所述第二检测电极沿所述第三方向排列以形成第二电容，当所述第三质量块具有绕所述第一方向的角速度分量时，所述第三质量块具有沿所述第三方向的位移分量，所述第三质量块的沿所述第三方向的位移分量与所述第二电容的容值变化量对应；

第二读出电路，用于根据所述第二电容的容值变化量，输出所述第一方向的角速度分量。

在本申请中，通过设置检测电极，可以捕获第二质量块在Z轴方向的位移分量，由此可以推断第二质量块在Z轴方向的柯氏力，进而判断第二质量块绕Y轴的角速度。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述角速度传感器还包括：

第三检测电极，所述第一质量块能够相对于所述第三检测电极移动，所述第一质量块和所述第三检测电极沿所述第二方向排列以形成第三电容，当所述第一质量块具有绕所述第三方向的角速度分量时，所述第一质量块具有沿所述第二方向的位移分量，所述第三质量块的沿所述第二方向的位移分量与所述第三电容的容值变化量对应；

第三读出电路，用于根据所述第三电容的容值变化量，输出所述第三方向的角速度分量。

在本申请中，通过设置检测电极，可以捕获第一质量块在X轴方向的位移分量，由此可以推断第一质量块在X轴方向的柯氏力，进而判断第一质量块绕Z轴的角速度。

第二方面，提供了一种惯性传感器，包括包括如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的角速度传感器。

第三方面，提供了一种电子设备，包括包括如上述第二方面中的任意一种实现方式中所述的惯性传感器。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性结构图。

图2是本申请实施例提供的一种惯性传感器的示意性结构图。

图3是本申请实施例提供的一种机械结构层的示意性结构图。

图4是本申请实施例提供的一种机械结构层的示意性立体图。

图5是本申请实施例提供的一种机械结构层的运动示意图。

图6是本申请实施例提供的一种传动梁组件的示意性结构图和运动示意图。

图7是本申请实施例提供的一种检测电极在衬底上的排布示意图。

图8是本申请实施例提供的一种机械结构层检测绕X轴的角速度的原理图。

图9是本申请实施例提供的一种惯性传感器检测绕X轴的角速度的原理图。

图10是本申请实施例提供的一种机械结构层检测绕Y轴的角速度的原理图。

图11是本申请实施例提供的一种惯性传感器检测绕Y轴的角速度的原理图。

图12是本申请实施例提供的一种惯性传感器检测绕Z轴的角速度的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

图1是本申请实施例提供的一种电子设备100的示意性结构图。电子设备100例如可以是终端消费产品或3C电子产品(计算机类(computer)、通信类(communication)、消费类(consumer)电子产品)，如手机、便携机、平板电脑、电子阅读器、笔记本电脑、数码相机、可穿戴设备、耳机、手表、手写笔等设备。电子设备100还可以是车辆，或者应用于车辆的控制设备、车机、车载设备等。图1所示实施例以电子设备100是手机为例进行说明。

电子设备100可以包括壳体11、显示屏12和电路板组件13。具体的，壳体11可以包括边框和后盖。边框可以位于显示屏12和后盖之间。边框可以环绕在显示屏12的外周且环绕在后盖的外周。显示屏12、边框、后盖之间形成的空腔可以用于收容电路板组件13。电路板组件13可以包括电路板，以及设置在电路板上的惯性传感器20。电路板例如可以是主板、小板等。

图2示出了惯性传感器(又可以被称为惯性测量单元(inertial measurementunit，IMU))20的两个实施例。在图2所示的实施例中，惯性传感器20可以是角速度传感器(又可称为陀螺仪)，或者可以集成加速度传感器和角速度传感器。也就是说，惯性传感器20可以仅包括角速度传感器(在此情况下，惯性传感器20可以等同于角速度传感器)，或者，惯性传感器20可以包括角速度传感器和加速度传感器。角速度传感器可以是一种惯性传感器，或者是惯性传感器的一部分。在惯性传感器20集成加速度传感器和角速度传感器的实施例中，惯性传感器20可以是既能够实现加速度传感器的功能，又能够实现角速度传感器的功能的传感器。

角速度传感器可以用于确定电子设备100的运动姿态。在一些实施例中，可以通过角速度传感器确定电子设备100围绕三个轴(即，X轴方向，Y轴方向和Z轴方向)的角速度。

在一个可能的场景中，角速度传感器可以用于拍摄防抖等场景。示例性地，当按下快门，角速度传感器检测电子设备100抖动的角度，根据角度计算出镜头模组需要补偿的距离，让镜头通过反向运动抵消电子设备100的抖动，实现防抖。

在另一个可能的场景中，角速度传感器还可以用于导航，自动驾驶等场景。示例性地，当电子设备100在移动过程中发生偏转，角速度传感器可以检测出偏转的角度或角速度。结合电子设备100的移动速度，电子设备100可以判断自身在地图上的大致位置、驾驶状态等。

在又一个可能的场景中，角速度传感器还可以用于其他更多类型的场景，如体感游戏等场景。

加速度传感器可检测电子设备100在各个方向上(一般为三轴)加速度的大小。当电子设备100静止时可检测出重力的大小及方向。还可以用于识别电子设备100姿态，计步器等应用。

如图2所示，惯性传感器20可以包括芯片21，以及一个或多个检测部件22。芯片21可以包括读出电路，或替代为读出电路。检测部件22的部分或整体又可以被称为微电子机械系统(micro electro mechanical system，MEMS)。芯片21可以与检测部件22电连接。在图2所示的实施例中，惯性传感器20可以包括单个检测部件22。芯片21可以通过该检测部件22获取与角速度相关的信号，在一个实施例中，芯片21可以通过该检测部件22获取与加速度相关的信号。在另一个实施例中，惯性传感器20可以包括两个检测部件22。芯片21可以通过一个检测部件22获取与加速度相关的信号，通过另一个检测部件22获取与角速度相关的信号。

下面结合图1、图2，阐述通过惯性传感器20获取电子设备100的运动状态的原理。

检测部件22可以包括衬底层、机械结构层和覆盖层。机械结构层可以密封连接在机械结构层和覆盖层之间。机械结构层还可以被称为MEMS层。机械结构层可以是检测部件22用于实现角速度检测的关键部件。

机械结构层可以包括动子、定子。定子可以固定于惯性传感器20内。定子例如可以被固定在衬底层上。定子和动子之间具有间隙，从而定子和动子可以形成电容。定子和动子形成的电容可以用于驱动动子相对于定子移动。动子例如可以悬浮于衬底层上，并能够相对于衬底层移动。在一个实施例中，动子和定子例如可以包括梳齿结构。梳齿状的动子可以是活动梳齿。梳齿状的定子可以是固定梳齿。

定子例如可以是锚区。在本申请中，定子上可以设置有凹槽。凹槽例如可以通过MEMS工艺加工得到，或者通过衬底局部生长等工艺得到。由于机械结构层连接在衬底层和覆盖层之间，定子可以连接在衬底层和覆盖层之间。定子与衬底层或覆盖层可以通过键合的方式连接。定子上设置有凹槽，有利于增大机械结构层连接和衬底层或机械结构层连接和覆盖层的键合面积，进而有利于提升惯性传感器20的机械稳定性。机械结构层300的锚区还可以通过表面硅生长、键合固定等方式得到。

惯性传感器20还可以包括检测电极。检测电极可以固定于惯性传感器20内。动子和检测电极之间可以形成电容。动子和检测电极形成的电容可以用于检测电子设备100的运动状态。在图2所示的实施例中，检测电极例如可以被固定在衬底层上。

现结合图2，以Y轴方向检测的实施例为例，阐述惯性传感器20的工作原理。芯片21可以向检测部件22发出交流电信号，以驱动检测部件22的动子以预设频率，按照平移的方式，相对于定子沿X轴方向往复移动。该移动基本不会改变检测电极和动子在Z轴方向上的间距。检测电极和动子沿Z轴方向的间距可以对应检测电极和动子形成的电容的容值，因此检测电极和动子形成的电容的容值可以基本保持不变。

在电子设备100未发生任何运动(包括平移、转动等)的情况下，检测电极和动子形成的电容的容值可以基本保持不变。

当电子设备100发生运动时，例如，当电子设备在外力作用下具有绕Y轴方向旋转的角速度分量时，也就是说，当电子设备的旋转方向为Y轴方向时，动子也会有绕Y轴方向旋转的趋势，并承受额外的作用力。该作用力可以被称为科氏力。该作用力的方向(如Z轴方向)可以与动子的旋转方向(如Y轴方向)和动子的移动方向(如X轴方向)均正交。动子在该作用力的作用下可以沿Z轴方向移动。因此，该作用力可以改变检测电极和动子之间的间距，从而改变检测电极和动子形成的电容的容值。图1所示的电子设备100可以通过获取检测电极和动子形成的电容的容值变化量，以获取与电子设备100围绕Y轴方向旋转的角速度ω。在一个实施例中，读出电路可以获取容值变化量，并根据容置变化量输出角速度。

根据容值变化量ΔC，可以确定检测电极和动子之间的间距变化量y。容值变化量ΔC和间距变化量y例如可以满足以下公式：

根据动子的刚度k和间距变化量y，可以确定动子承受的柯氏力F。柯氏力F、刚度k和间距变化量y例如可以满足以下公式：

F＝k·y。

根据柯氏力F、动子质量m、动子往复移动的速率v，可以确定动子的角速度ω。柯氏力F、动子质量m、动子往复移动的速率v和角速度ω例如可以满足以下公式：

在电子设备100实际运动时，电子设备100可以绕X轴方向、Y轴方向、Z轴方向三轴旋转。惯性传感器可以参照上述原理，分别获取绕X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的角速度。在本申请提供的实施例中，除通过电容检测动子的移动，还可以通过其他方式检测动子的移动，例如通过飞行时间法等。本申请可以不限于实施例提供的检测角速度的方式。

由于动子设置在衬底层，动子的移动可能牵引衬底层发生变形。衬底层变形可能导致动子不合理移动，进而影响角速度传感器的测量准确度。本申请实施例针对上述问题，提供一系列技术方案，目的是降低衬底变形等对角速度传感器的测量准确性的影响，使角速度传感器或惯性传感器可以满足多方面要求，提高角速度传感器或惯性传感器在电子设备内的应用性能。例如，本申请实施例提供的角速度传感器或惯性传感器可以具有尺寸小巧、多轴检测、检测精度优良等特性。

图3和图4是本申请实施例提供的一种机械结构层300的内部示意性结构图，其中图3为平面结构图，图4为立体结构图。图5是在图3和图4所示的机械结构层300未发生旋转时机械结构层300的动子的运动示意图。机械结构层300可以是本申请提供的角速度传感器或惯性传感器的部件。下面以惯性传感器为例进行说明。角速度传感器的实施例可以参照有关惯性传感器的实施例。

为便于描述，如图3至图5所示，假设存在XYZ坐标系。其中，XY面平行于图3、图5的纸面，Z轴方向垂直于图3、图5的纸面。X轴方向、Y轴方向、Z轴方向相互正交。机械结构层300可以相对于XY面平行设置。

机械结构层300可以包括质量块311、质量块312。在图3所示的实施例中，质量块311用于检测绕X轴方向和Z轴方向的角速度。质量块312用于检测绕Y轴方向的角速度。在其他可能的实施例中，质量块311可以仅用于检测X轴方向的角速度或Z轴方向的角速度。下面介绍质量块311检测绕X轴方向和Z轴方向的角速度的工作原理。质量块311仅检测绕X轴方向的角速度的实施例，以及质量块311仅检测绕Z轴方向的角速度的实施例，可以参照图3所示的实施例。

在一些实施例中，为了抑制材料应变、加工偏差等因素带来的影响，机械结构层300可以具有对称性。机械结构层300具有对称性，有利于应用差分原理，去除材料应变、加工偏差等引起的共模噪声，有利于提高机械结构层300的例如温漂性能、零漂性能等。

机械结构层300可以相对于对称轴x对称，且相对于对称轴x对称，对称轴x可以平行于X轴方向，对称轴x可以平行于Y轴方向。在本申请中，相对于对称轴x或对称轴y相互对称的两个部件或结构的移动方向可以对称，以使得这两个部件或结构的运动模式可以满足同频差分要求。

在一个实施例中，质量块311自身相对于对称轴y对称。质量块312自身可以相对于对称轴x对称。质量块311和质量块312自身具有对称性，有利于应用差分原理提高惯性传感器的测量精度。

为提高机械结构层300的检测精度，机械结构层300还可以包括质量块313和质量块314。质量块313和质量块311可以相对于扭转梁x对称。质量块314和质量块312可以相对于扭转梁y对称。质量块313和质量块311可以满足差分解耦条件。质量块314和质量块312可以满足差分解耦条件。质量块313的具体实施例可以参照有关质量块311的实施例。质量块314的具体实施例可以参照有关质量块312的实施例。

在图3所示实施例中，质量块311的靠近质量块312、质量块314的一侧可以设置有质量块缺口3115，质量块313的靠近质量块312、质量块314的一侧可以设置有质量块缺口3135。质量块缺口3115和质量块缺口3135可以相对于对称轴x对称。质量块312、质量块314可以容置于质量块缺口3115和质量块缺口3135内，有利于增大质量块311和质量块313的可用检测面积，有利于减小角速度传感器的整体尺寸。

在本申请中，差分解耦可以指，部件A和部件B对称，且部件A和部件B的运动模式属于差分运动。通过对称结构的差分运动，可以有利于消除共模影响，以降低部件A和部件B之间的影响。

机械结构层300还可以包括锚区321、弹性连接件331。在本申请中，锚区32可以属于机械结构层300的定子。锚区321可以设置在对称轴x上。在图3所示的实施例中，锚区321自身可以相对于对称轴x对称。弹性连接件331可以连接在锚区321与质量块311之间。在本申请中，锚区例如可以固定于图2所示的衬底层上。

在本申请中，“连接”可以包括直接连接和间接连接。部件a和部件b直接连接可以指，从部件a到部件b的连接关系中不包含其他部件。部件a和部件b间接连接可以指，从部件a到部件b的连接关系中可以包含其他一个或多个部件，如部件c。也就是说，部件a和部件b可以通过一个或多个部件(该一个或多个部件可以包括部件c)连接。

弹性连接件331可以用于支撑质量块311，以使得质量块311悬浮于图2所示的衬底层和覆盖层之间。也就是说，弹性连接件331可以用于为质量块311提供沿Z轴方向的悬浮支撑。在一些实施例中，弹性连接件331在Z轴方向上的刚度可以相对较大。

弹性连接件331还可以用于在质量块311和锚区321之间提供在X轴方向和Y轴方向上的缓冲空间。也就是说，弹性连接件331在X轴方向和Y轴方向上的刚度可以相对较小，或者，弹性连接件331可以在X轴方向和Y轴方向上具有弹性。弹性连接件331在Z轴方向上的刚度可以大于弹性连接件331在X轴方向的刚度或Y轴方向上的刚度。

在本申请提供的一些实施例中，弹性连接件331可以包括连接梁3311和连接梁3312。由于质量块311用于检测在X轴方向和Z轴方向上的角速度，因此在未受到外力作用时，质量块311可以在Y轴方向上具有位移分量。也就是说，质量块311的驱动方向可以为Y轴方向，质量块311的检测方向可以为X轴方向和Z轴方向。因此，连接梁3311和连接梁3312中的一个可以相对于质量块311的驱动方向垂直设置，连接梁3311和连接梁3312中的另一个可以相对于质量块311的检测方向垂直设置。

在图3所示的一种实施例中，连接梁3311可以相对于Y轴方向平行设置，以使得连接梁3311可以相对于质量块311的检测方向垂直设置；连接梁3312可以相对于X轴方向平行设置，以使得连接梁3311可以相对于质量块311的驱动方向垂直设置。

连接梁3311在Y轴方向和Z轴方向上的刚度可以相对较大。连接梁3311在X轴方向上的刚度可以相对较小，或者，连接梁3311可以在X轴方向上具有弹性，以使得弹性连接件331可以通过连接梁3311提供在X轴方向上的缓冲空间。

连接梁3312在X轴方向和Z轴方向上的刚度可以相对较大。连接梁3312在Y轴方向上的刚度可以相对较小，或者，连接梁3312可以在Y轴方向上具有弹性，以使得弹性连接件331可以通过连接梁3312提供在Y轴方向上的缓冲空间。

根据机械结构层300的对称性，机械结构层300还可以包括弹性连接件332。弹性连接件331和弹性连接件332可以相对于对称轴x对称。弹性连接件331和弹性连接件332可以位于锚区321的两端。弹性连接件332可以连接在质量块313和锚区321之间。弹性连接件332可以用于支撑质量块313，以使得质量块313悬浮于图2所示的衬底层和覆盖层之间。也就是说，弹性连接件332可以用于为质量块313提供沿Z轴方向的悬浮支撑。

弹性连接件332可以用于支撑质量块313，以使得质量块313悬浮于图2所示的衬底层和覆盖层之间。也就是说，弹性连接件332可以用于为质量块313提供沿Z轴方向的悬浮支撑。在一些实施例中，弹性连接件332在Z轴方向上的刚度可以相对较大。

弹性连接件332还可以用于在质量块313和锚区321之间提供在X轴方向和Y轴方向上的缓冲空间。也就是说，弹性连接件332可以在X轴方向和Y轴方向上的刚度可以相对较小，或者，弹性连接件332可以在X轴方向和Y轴方向上具有弹性。

由于质量块311和质量块313可以相对于对称轴x对称，弹性连接件332的具体实施例可以参照有关弹性连接件331的实施例。

为提高机械结构层300的检测精度，机械结构层300还可以包括锚区322、弹性连接件333、弹性连接件334。锚区321和锚区322可以相对于扭转梁y对称。弹性连接件333和弹性连接件331可以相对于扭转梁y对称。弹性连接件334和弹性连接件332可以相对于扭转梁y对称。锚区322的具体实施例可以参照有关锚区321的实施例。弹性连接件333的具体实施例可以参照有关弹性连接件331的实施例。弹性连接件334的具体实施例可以参照有关弹性连接件332的实施例。

机械结构层300还可以包括锚区323、扭转梁341、传动梁351。锚区323可以设置在对称轴x上。在图3所示的实施例中，锚区323自身可以相对于对称轴x对称。扭转梁341可以与锚区323连接。扭转梁341自身可以相对于对称轴x对称。扭转梁341的远离锚区323的一端可以与传动梁351连接。传动梁351自身可以相对于对称轴x对称。传动梁351的与扭转梁341连接的位置可以对应传动梁351的中心区域。

扭转梁341、传动梁351可以用于为质量块311提供沿Z轴方向的悬浮支撑。结合上文，质量块311可以的一端可以通过锚区321、弹性连接件331支撑，质量块311可以的另一端可以通过锚区323、扭转梁341、传动梁351支撑。扭转梁341、传动梁351在Z轴方向上的刚度可以相对较大。

传动梁351可以用于绕扭转梁341扭转，从而为质量块311和质量块313提供沿Z轴方向的缓冲空间。在一个实施例中，扭转梁341可以为传动梁351提供沿扭转梁341或沿X轴方向的扭转刚度。

为提高机械结构层300的检测精度，机械结构层300还可以包括锚区324、扭转梁342、传动梁352。锚区323和锚区324可以相对于对称轴y对称。扭转梁342和扭转梁341可以相对于对称轴y对称。传动梁352和传动梁351可以相对于对称轴y对称。锚区324的具体实施例可以参照有关锚区323的实施例。扭转梁342的具体实施例可以参照有关扭转梁341的实施例。传动梁352的具体实施例可以参照有关传动梁351的实施例。在一些实施例中，锚区323可以与锚区321一体成型。类似地，锚区324可以与锚区322一体成型。

在一些实施例中，机械结构层300还可以包括弹性连接件335。弹性连接件335可以连接在传动梁351和质量块311之间。弹性连接件335可以用于为质量块311提供沿Z轴方向的悬浮支撑。弹性连接件335在Z轴方向上的刚度可以相对较大。

传动梁351和弹性连接件335中的至少一个在X轴方向上的刚度可以相对较小或具有弹性，从而为质量块311和质量块313提供沿X轴方向的缓冲空间。在本申请提供的一个实施例中，传动梁351在X轴方向上的刚度可以相对较小或具有弹性。在一种可能的情况下，扭转梁341可以为传动梁351提供沿Z轴方向的扭转刚度。在一个实施例中，弹性连接件335、弹性连接件336在X轴方向上的刚度可以相对较大。

传动梁351和弹性连接件335中的至少一个在Y轴方向上的刚度可以相对较小或具有弹性，从而为质量块311和质量块313提供沿Y轴方向的缓冲空间。在本申请提供的一个实施例中，弹性连接件335在Y轴方向上的刚度可以相对较小或具有弹性。在一种可能的情况下，传动梁351在Y轴方向上的刚度可以大于弹性连接件335在Y轴方向上的刚度，从而传动梁351可以为弹性连接件335提供沿Y轴方向或传动梁351的扭转刚度。

在本申请提供的一些实施例中，弹性连接件335的总体刚度可以小于传动梁351的总体刚度，传动梁351的总体刚度可以小于扭转梁341的总体刚度。

根据机械结构层300的对称性，机械结构层300还可以包括弹性连接件336。弹性连接件335和弹性连接件336可以分别与传动梁351的两端连接。也就是说，传动梁351可以连接在弹性连接件335和弹性连接件336之间。弹性连接件336的远离传动梁351的一端可以与质量块313连接。弹性连接件335和弹性连接件336可以相对于对称轴x对称。由于质量块311和质量块313可以相对于对称轴x对称，弹性连接件336的具体实施例可以参照有关弹性连接件335的实施例。

为提高机械结构层300的检测精度，机械结构层300还可以包括弹性连接件337、弹性连接件338。弹性连接件337和弹性连接件335可以相对于对称轴y对称。弹性连接件338和弹性连接件336可以相对于对称轴y对称。弹性连接件337的具体实施例可以参照有关弹性连接件335的实施例。弹性连接件338的具体实施例可以参照有关弹性连接件336的实施例。

在图3所示的实施例中，为提高质量块311悬浮在衬底层上的稳定性，质量块311上与锚区321连接的位置1、质量块311上与锚区322连接的位置2、质量块311上与锚区323连接的位置3不共线，或者，质量块311上与锚区321连接的位置1、质量块311上与锚区323连接的位置3、质量块311上与锚区324连接的位置4不共线。

如图3所示，质量块311和锚区321通过弹性连接件331连接，质量块311上与锚区321连接的位置1为弹性连接件331和质量块311相连的部分。质量块311和锚区322通过弹性连接件333连接，质量块311上与锚区322连接的位置2为弹性连接件333和质量块311相连的部分。质量块311和锚区323通过弹性连接件335连接，质量块311上与锚区323连接的位置3为弹性连接件335和质量块311相连的部分。由此，位置1、位置2、位置3可以不共线。

如图3所示，质量块311和锚区321通过弹性连接件331连接，质量块311上与锚区321连接的位置1为弹性连接件331和质量块311相连的部分。质量块311和锚区323通过弹性连接件335连接，质量块311上与锚区323连接的位置3为弹性连接件335和质量块311相连的部分。质量块311和锚区324通过弹性连接件337连接，质量块311上与锚区324连接的位置4为弹性连接件337和质量块311相连的部分。由此，位置1、位置3、位置4可以不共线。

机械结构层300还可以包括锚区325、扭转梁343、扭转梁344。锚区325既设置在对称轴x上，又设置在对称轴y上。也就是说，锚区325可以覆盖对称轴x和对称轴y的交点。锚区325可以设置在对称轴x和对称轴y的交汇处。在图3所示的实施例中，锚区325自身可以相对于对称轴x、对称轴y对称。扭转梁343和扭转梁344可以分别与锚区325的两端连接。扭转梁343自身和扭转梁344自身可以相对于对称轴y对称。扭转梁343和扭转梁344可以相对于对称轴x对称。

机械结构层300还可以包括支撑件360。支撑件360自身可以相对于对称轴x、对称轴y对称。支撑件360可以具有支撑件开窗361。支撑件开窗361可以环绕在锚区325的外周。支撑件开窗361可以相对于对称轴x、对称轴y对称。也就是说，支撑件开窗361可以位于支撑件360的中心区域。支撑件开窗361的内壁可以与扭转梁343和扭转梁344连接。也就是说，扭转梁343的远离锚区325的一端可以与支撑件开窗361内壁的第一位置连接。扭转梁344的远离锚区325的一端可以与支撑件开窗361内壁的第二位置连接。第一位置和第二位置可以相对于对称轴x对称。第一位置和第二位置位于对称轴y上。

支撑件360可以包括支撑端部362，支撑端部362可以靠近质量块312设置，并与质量块312连接。支撑件360、扭转梁343、扭转梁344可以用于支撑质量块312，以使得质量块312、质量块314可以悬浮于图2所示的衬底层和覆盖层之间。也就是说，支撑件360、扭转梁343、扭转梁344可以用于为质量块312、质量块314提供沿Z轴方向的悬浮支撑。在一些实施例中，支撑件360、扭转梁343、扭转梁344在Z轴方向上的刚度可以相对较大。

支撑件360、扭转梁343、扭转梁344在Y轴方向上的刚度可以相对较大，从而支撑件360、扭转梁343、扭转梁344可以为质量块312提供沿Y轴方向的支撑力，以减少质量块312在Y轴方向上的位移分量。

支撑件360可以绕扭转梁343、扭转梁344旋转。支撑件360可以用于吸收Z轴方向的位移分量，以减少在质量块312的牵引下锚区325的变形量。在一些实施例中，扭转梁343、扭转梁344可以为支撑件360提供沿Y轴方向或沿扭转梁343、扭转梁344的扭转刚度。

根据机械结构层300的对称性，支撑件360还可以包括支撑端部363。支撑端部362和支撑端部363可以相对于对称轴y对称。支撑端部363可以靠近质量块314设置，并与质量块314连接。支撑件360、扭转梁343、扭转梁344还可以用于支撑质量块314，以使得质量块314可以悬浮于图2所示的衬底层和覆盖层之间。支撑件360、扭转梁343、扭转梁344还可以用于为质量块314提供沿Y轴方向的支撑力，以减少质量块314在Y轴方向上的位移分量。由于质量块312和质量块314可以相对于对称轴y对称，支撑端部363的具体实施例可以参照有关支撑端部361的实施例。

在本申请提供的一些实施例中，机械结构层300还可以包括弹性连接件339。弹性连接件339自身可以相对于对称轴x对称。弹性连接件339可以连接在支撑件360的支撑端部362和质量块312之间。也就是说，支撑件360和质量块312可以通过弹性连接件339连接。

在图3所示的实施例中，质量块312可以包括质量块缺口3121。质量块缺口3121自身可以相对于对称轴x对称。弹性连接件339可以横跨质量块缺口3121，也就是说，弹性连接件339的一端可以与质量块缺口3121的位置a连接，弹性连接件339的另一端可以与质量块缺口3121的位置b连接，其中位置a和位置b可以相对设置，位置a和位置b可以相对于对称轴x对称。

弹性连接件339可以用于支撑质量块312，以使得质量块312可以悬浮于图2所示的衬底层和覆盖层之间。也就是说，弹性连接件339可以用于为质量块312提供沿Z轴方向的悬浮支撑。在一些实施例中，弹性连接件339在Z轴方向上的刚度可以相对较大。

弹性连接件339还可以用于为质量块312提供在X轴方向上的缓冲空间。也就是说，弹性连接件339在X轴方向上的刚度可以相对较小，或者，弹性连接件339可以在X轴方向上具有弹性。在一个实施例中，弹性连接件339在X轴方向上的刚度可以小于支撑件360在X轴方向上的刚度。

在一些实施例中，弹性连接件339在Y轴方向上的刚度可以相对较大，以有利于提升锚区325对质量块312和质量块314在Y轴方向上的支撑效果，减少质量块312和质量块314在Y轴方向上的位移量，减少质量块312和质量块314受绕X轴方向的角速度分量的影响。

根据机械结构层300的对称性，机械结构层300还可以包括弹性连接件3310。弹性连接件3310自身可以相对于对称轴x对称。弹性连接件339和弹性连接件3310可以相对于对称轴y对称。弹性连接件3310可以连接在支撑件360的支撑端部363和质量块314之间。也就是说，支撑件360和质量块314可以通过弹性连接件3310连接。

在图3所示的实施例中，质量块314可以包括质量块缺口3141。质量块缺口3141自身可以相对于对称轴x对称。质量块缺口3121和质量块缺口3141可以相对于对称轴y对称。弹性连接件3310可以横跨质量块缺口3141，与质量块314连接。

由于质量块312和质量块314相对于对称轴y对称，弹性连接件3310的具体实施例可以参照有关弹性连接件339的实施例。

机械结构层300还可以包括锚区326和驱动件371。锚区326自身可以相对于对称轴y对称。驱动件371自身可以相对于对称轴y对称。驱动件371可以属于机械结构层300的动子。驱动件371能够相对于锚区326沿Y轴方向移动，也就是说，驱动件371可以相对于锚区326具有沿Y轴方向的位移分量。锚区326上可以设置有驱动电极，驱动电极可以与驱动件371形成电容，以使得驱动件371可以相对于锚区326沿Y轴方向移动。

在本申请中，部件可以在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向中的至少一个具有位移分量。部件沿X轴方向的位移分量可以是部件的位移在X轴方向的投影。部件沿Y轴方向的位移分量可以是部件的位移在Y轴方向的投影。部件沿Z轴方向的位移分量可以是部件的位移在Z轴方向的投影。部件的位移可以是部件在X轴方向的位移分量、在Y轴方向的位移分量和在Z轴方向的位移分量的矢量和。当部件仅在X轴方向具有位移分量时，部件可以沿X轴方向移动。当部件仅在Y轴方向具有位移分量时，部件可以沿Y轴方向移动。当部件仅在Z轴方向具有位移分量时，部件可以沿Z轴方向移动。

在一个实施例中，机械结构层300还可以包括固定梳齿3261和活动梳齿3711。固定梳齿3261可以固定在锚区326上。活动梳齿3711可以固定在驱动件371上。固定梳齿3261和活动梳齿3711可以交叉间隔设置。

在本申请中，固定梳齿可以属于机械结构层300的定子，活动梳齿可以属于机械结构层300的动子。固定梳齿可以包括多个固定齿，活动梳齿可以包括多个活动齿。固定梳齿和活动梳齿交叉间隔设置可以指，相邻两个固定齿之间具有个活动齿，相邻两个活动齿之间具有个固定齿，相邻的固定齿和活动齿之间间隔设置。

通过对驱动件371和锚区326输入交流电，活动梳齿3711和固定梳齿3261之间的相互作用力可以驱动活动梳齿3711相对于固定梳齿3261沿Y轴方向移动，进而使驱动件371可以相对于锚区326具有沿Y轴方向的位移分量。驱动件371可以连接在锚区326与质量块311连接，从而质量块311可以在驱动件371的驱动下具有沿Y轴方向位移分量。在质量块311未受到外力作用时，质量块311可以沿Y轴方向移动。

为提高机械结构层300的检测精度，机械结构层300还可以包括锚区327和驱动件372。锚区327和锚区326可以相对于对称轴x对称。驱动件372和驱动件371可以相对于对称轴x对称。驱动件372可以相对于锚区327沿Y轴方向移动。驱动件372的移动方向和驱动件371的移动方向可以对称。驱动件372可以连接在锚区327和质量块313之间，从而质量块313可以在驱动件372的驱动下具有沿Y轴方向位移分量。驱动件371和驱动件372可以满足差分解耦条件，因此在未受到外力作用时，质量块313的移动方向和质量块311的移动方向可以对称。驱动件372的具体实施例可以参照有关驱动件371的实施例。锚区327的具体实施例可以参照有关锚区326的实施例。

图5示出了质量块311、质量块313沿Y轴方向移动的示意性结构图。图5中虚线示出了质量块311、质量块313移动前的位置，图5中实线示出了质量块311、质量块313移动后的位置。

在图3所示的实施例中，质量块311可以包括质量块开窗3111。质量块开窗3111可以环绕在锚区326的外周。质量块开窗3111的内壁可以与驱动件371连接。也就是说，锚区326和驱动件371位于质量块开窗3111内。质量块开窗3111自身可以相对于对称轴y对称。

在图3所示的实施例中，质量块313可以包括质量块开窗3131。质量块开窗3131可以环绕在锚区327的外周。质量块开窗3131的内壁可以与驱动件372连接。也就是说，锚区327和驱动件372位于质量块开窗3131内。质量块开窗3131自身可以相对于对称轴y对称。质量块开窗3131和质量块开窗3111可以相对于对称轴x对称。

在图3所示的实施例中，质量块311可以是单独的部件，质量块311可以具有容纳区域(该容纳区域可以为质量块缺口3115)，容纳区域可以位于质量块311的远离驱动件372的一侧，质量块312和质量块314可以设置在容纳区域内。在质量块311的远离驱动件372的一侧设置容纳区域，有利于使质量块311相对于质量块311的靠近驱动件372的一侧绕X轴方向偏转，质量块311在靠近驱动件372的一侧在Z轴方向的位移分量相对较小，质量块311在远离驱动件372的一侧在Z轴方向的位移分量相对较大。因此有利于减少质量块312和质量块314在质量块311的牵引下在Z轴方向的位移分量。

在其他可能的实施例中，质量块311还可以由多个部件组装得到。例如，质量块311可以包括分体设置的质量件a、质量件b，质量件a、质量件b可以相对于对称轴y对称。质量件a、质量件b可以分别连接在驱动件371的两侧。

当质量块311作为单独部件时，质量块311的完整性相对较高，质量块311的同频差分性能可以更优。当质量块311由多个部件组装得到时，质量块311整体质量可以略有减少，有利于提高质量块311的运动幅度，提高惯性传感器的检测灵敏度。但是，多个部件需满足同频差分要求，因此，质量块311的加工精度要求较高。

结合上文，质量块311的第一端可以通过锚区321、弹性连接件331支撑，质量块311的第二端可以通过锚区322、弹性连接件333支撑，质量块311的第三端可以通过锚区323、弹性连接件335支撑，质量块311的第四端可以通过锚区324、弹性连接件337支撑。当质量块311具有沿Y轴方向的位移分量时，弹性连接件331、弹性连接件333、弹性连接件335、弹性连接件337可以用于为质量块311提供在Y轴方向上的缓冲空间，以减少锚区321、锚区322、锚区323、锚区324的变形量。

结合上文，质量块313的第一端可以通过锚区321、弹性连接件332支撑，质量块313的第二端可以通过锚区322、弹性连接件334支撑，质量块313的第三端可以通过锚区323、弹性连接件336支撑，质量块313的第四端可以通过锚区324、弹性连接件337支撑。当质量块313具有沿Y轴方向的位移分量时，弹性连接件332、弹性连接件334、弹性连接件336、弹性连接件337可以用于为质量块313提供在Y轴方向上的缓冲空间，以减少锚区321、锚区322、锚区323、锚区324的变形量。

由于弹性连接件331和弹性连接件332相对于对称轴x对称，弹性连接件331受到的沿Y轴方向的弹性分力和弹性连接件332受到的沿Y轴方向的弹性分力可以相互抵消，有利于减少锚区321在Y轴方向上的变形量。

由于弹性连接件333和弹性连接件334相对于对称轴x对称，弹性连接件333受到的沿Y轴方向的弹性分力和弹性连接件334受到的沿Y轴方向的弹性分力可以相互抵消，有利于减少锚区322在Y轴方向上的变形量。

由于弹性连接件335和弹性连接件336相对于对称轴x对称，弹性连接件335受到的沿Y轴方向的弹性分力和弹性连接件336受到的沿Y轴方向的弹性分力可以相互抵消，有利于减少锚区323、扭转梁341在Y轴方向上的变形量。

由于弹性连接件337和弹性连接件338相对于对称轴x对称，弹性连接件337受到的沿Y轴方向的弹性分力和弹性连接件338受到的沿Y轴方向的弹性分力可以相互抵消，有利于减少锚区324、扭转梁342在Y轴方向上的变形量。

机械结构层300还可以包括传动梁组件381。传动梁组件381自身可以相对于对称轴y对称。传动梁组件381可以包括连接端3811、连接端3812、连接端3813。连接端3812、连接端3813可以相对于对称轴y对称。

连接端3811可以与驱动件371连接。在图3所示的实施例中，连接端3811可以与驱动件371通过质量块311连接。连接端3812可以与质量块312连接。连接端3813可以与质量块314连接。传动梁组件381可以在驱动件371和质量块312之间，以及驱动件371和质量块314传递平移驱动力，以使得质量块312和质量块314在驱动件371的驱动下往复移动。在图3所示的实施例中，由于质量块311连接在驱动件371和传动梁组件381之间，传动梁组件381可以在质量块311和质量块312之间，以及在质量块311和质量块314传递平移驱动力，以使得质量块312和质量块314在质量块311的驱动下往复移动。

传动梁组件381还用于将来自驱动件371的沿Y轴方向的平移驱动力转换为沿X轴方向的平移驱动力。结合图6，传动梁组件381还可以用于将连接端3811的沿Y轴方向的位移分量转换为连接端3812、连接端3813的沿X轴方向的位移分量。也就是说，当传动梁组件381的连接端3811沿Y轴方向移动时，传动梁组件381的连接端3812和连接端3813可以具有沿X轴方向的位移分量，且传动梁组件381的连接端3812和连接端3813的位移分量可以相对于对称轴y对称。通过传动梁组件381和传动梁组件382，有利于提高质量块311和质量块312的解耦程度。

在一些实施例中，如图6所示，当传动梁组件381的连接端3811沿Y+方向移动时，传动梁组件381的连接端3812可以具有沿X+方向的位移分量，传动梁组件381的连接端3813可以具有沿X-方向的位移分量，且传动梁组件381的连接端3812和连接端3813可以具有相同的移动幅度。当传动梁组件381的连接端3811沿Y-方向移动时，传动梁组件381的连接端3812可以具有沿X-方向的位移分量，传动梁组件381的连接端3813可以具有沿X+方向的位移分量，且传动梁组件381的连接端3812和连接端3813可以具有相同的移动幅度。

质量块312、质量块314在传动梁组件381的牵引下可以在X轴方向具有位移分量。也就是说，在惯性传感器未受到外力作用时，质量块312、质量块314可以沿X轴方向往复移动。在图5所示的实施例中，当驱动件371具有沿Y轴方向的正向位移分量的情况下，质量块312可以具有沿X轴方向的正向位移分量，质量块314可以具有沿X轴方向的负向位移分量；当驱动件371具有沿Y轴方向的负向位移分量的情况下，质量块312可以具有沿X轴方向的负向位移分量，质量块314可以具有沿X轴方向的正向位移分量。由此，质量块314的移动方向和质量块312的移动方向可以对称。

结合图3和图6所示的实施例，传动梁组件381可以包括传动梁381a、传动梁381b和传动梁381c。

传动梁381a自身可以相对于对称轴y对称。在一个实施例中，如图6所示，传动梁381a可以为直梁。传动梁381a还可以具有其他形状，如梯形梁等。传动梁381a的一端可以与驱动件371或质量块311连接，该传动梁381a的另一端可以与传动梁381b和传动梁381c连接。也就是说，传动梁381b和传动梁381c可以交汇于传动梁381a的远离驱动件371或质量块311的一端。在一个实施例中，传动梁381a的与驱动件371或质量块311连接的端部可以对应传动梁组件381的连接端3811，传动梁381b的远离传动梁381a的一端可以对应传动梁组件381的连接端3812，传动梁381c的远离传动梁381a的一端可以对应传动梁组件381的连接端3813。

传动梁381b和传动梁381c可以相对于对称轴y对称。传动梁381b可以包括相对于传动梁381a倾斜或垂直的一个或多个传动段3811b。传动梁381c可以包括相对于传动梁381a倾斜或垂直的一个或多个传动段3811c。一个或多个传动段3811b可以与一个或多个传动段3811c相对于对称轴y对称，以使得传动梁381b与传动梁381c在整体上可以相对于对称轴y对称。也就是说，一个或多个传动段3811b可以与一个或多个传动段3811c一一对应，且相互对应的传动段3811b和传动段3811c可以相对于对称轴y对称。

在一些实施例中，传动梁381b还可以包括一个或多个连接段3812b。连接段3812b可以相对于传动梁381a平行设置，且连接在相邻两个传动段3811b之间。传动梁381c还可以包括连接段3812c，连接段3812c可以相对于传动梁381a平行设置，且连接在相邻两个传动段3811c之间。一个或多个连接段3812b可以与一个或多个连接段3812c相对于对称轴y对称，以使得传动梁381b与传动梁381c在整体上可以相对于对称轴y对称。也就是说，一个或多个连接段3812b可以与一个或多个连接段3812c一一对应，且相互对应的连接段3812b和连接段3812c可以相对于对称轴y对称。

在图6所示的实施例中，传动梁381b可以包括传动段3811b1、传动段3811b2以及连接段3812b，传动段3811b1和传动段3811b2可以相对于传动梁381a垂直设置，连接段3812b连接在传动段3811b1和传动段3811b2之间。传动梁381c可以包括传动段3811c1、传动段3811c2以及连接段3812c，传动段3811c1和传动段3811c2可以相对于传动梁381a垂直设置，连接段3812c连接在传动段3811c1和传动段3811c2之间。其中，传动段3811b1可以与传动段3811c1相对于对称轴y对称；传动段3811b2可以与传动段3811c2相对于对称轴y对称；连接段3812b可以与连接段3812c相对于对称轴y对称。

当传动梁381a具有沿传动梁381a的延伸方向的位移分量时，由于传动梁381b和传动梁381c包括与传动梁381a的延伸方向不同的部分，因此传动梁381b和传动梁381c可以被传动梁381a牵引，传动梁381b的远离传动梁381a的一端，以及传动梁381c的远离传动梁381a的一端可以具有沿垂直于传动梁381a的延伸方向的位移分量。因此传动梁组件381可以具有转向功能。

为提高机械结构层300的检测精度，机械结构层300还可以包括传动梁组件382。传动梁组件382可以与传动梁组件381相对于对称轴x对称。传动梁组件382可以包括连接端3821、连接端3822、连接端3823。连接端3822、连接端3823可以相对于对称轴y对称。连接端3821、连接端3811可以相对于对称轴x对称。连接端3822、连接端3812可以相对于对称轴x对称。连接端3823、连接端3813可以相对于对称轴x对称。

连接端3821可以与驱动件372连接。在图3所示的实施例中，连接端3821可以与驱动件372通过质量块313连接。连接端3822可以与质量块312连接。连接端3823可以与质量块314连接。传动梁组件382可以在驱动件372和质量块312之间，以及驱动件372和质量块314传递平移驱动力，以使得质量块312和质量块314在驱动件372的驱动下沿X轴方向往复移动。传动梁组件382的具体实施例可以参照有关传动梁组件381的实施例。

图5示出了质量块312、质量块314沿X轴方向移动的示意性结构图。图5中虚线示出了质量块312、质量块314移动前的位置，图5中实线示出了质量块312、质量块314移动后的位置。如图5所示，通过传动梁组件381，质量块312、质量块314可以在驱动件371的牵引下具有沿X轴方向的位移分量。通过传动梁组件382，质量块312、质量块314可以在驱动件372的牵引下具有沿X轴方向的位移分量。

结合上文，质量块312的第一端可以通过质量块311、传动梁组件381支撑，质量块312的第二端可以通过质量块313、传动梁组件382支撑，质量块312的第三端可以通过锚区325、扭转梁343、扭转梁344、支撑件360(在一个可能的实施例中，还包括弹性连接件339)支撑。如图5所示，当质量块312具有沿X轴方向的位移分量时，弹性连接件339可以用于为质量块312提供在X轴方向上的缓冲空间，以减少锚区325的变形量。

结合上文，质量块314的第一端可以通过质量块311、传动梁组件381支撑，质量块314的第二端可以通过质量块313、传动梁组件382支撑，质量块314的第三端可以通过锚区325、扭转梁343、扭转梁344、支撑件360(在一个可能的实施例中，还包括弹性连接件3310)支撑。如图5所示，当质量块314具有沿X轴方向的位移分量时，弹性连接件3310可以用于为质量块314提供在X轴方向上的缓冲空间，以减少锚区325的变形量。

由于传动梁组件381和传动梁组件382相对于对称轴x对称，传动梁组件381受到的沿Y轴方向的弹性分力和传动梁组件382受到的沿Y轴方向的弹性分力可以相互抵消，有利于减少质量块312、质量块314、锚区322、支撑件360、扭转梁343、扭转梁344在Y轴方向上的变形量。

由于弹性连接件339和弹性连接件3310相对于对称轴y对称，弹性连接件339受到的沿X轴方向的弹性分力和弹性连接件3310受到的沿X轴方向的弹性分力可以相互抵消，有利于减少锚区325在X轴方向上的变形量。

在一个可能的实施例中，驱动件371在X轴方向、Z轴方向上的位移分量可以相对较小甚至忽略不计。例如，驱动件371可以被衬底层或锚区32承载或支撑，且被限位于沿Y轴方向移动。由于质量块311在Z轴方向上的位移分量可以不影响驱动件371，因此驱动件371和质量块311可以满足原理性解耦条件。原理性解耦可以指，部件A和部件B不属于独立布局，部件A在轴a方向上检测电容变化，部件B不在轴a上运动，或部件B在轴a上的运动量可以忽略不计。也就是说，部件B的谐振不会影响部件A的检测。原理性结构是从检测原理的角度规避或减少两个部件之间的影响。

在另一个可能的实施例中，在机械结构层300旋转的过程中，驱动件371在X轴方向和/或Z轴方向上可以具有位移分量，例如在质量块311的牵引下，驱动件371可以具有沿X轴方向和/或沿Z轴方向的位移分量；或者，驱动件371也可以牵引质量块311，使质量块311具有沿X轴方向和/或沿Z轴方向的位移分量。由于机械结构层300包括满足差分解耦条件的质量块313和质量块311，因此即使驱动件371在X轴方向和/或Z轴方向上具有位移分量，惯性传感器的检测准确性也可以相对较高。

在驱动件371具有沿X轴方向的位移分量的情况下，传动梁组件381可能在驱动件371的牵引下，局部或整体具有沿X轴方向的位移分量，进而牵引质量块312和质量块314具有沿X轴方向的位移分量。由于质量块312和质量块314的检测方向为Z轴方向，因此驱动件371与质量块312(或质量块314)可以满足原理性解耦条件。

在驱动件371具有沿Z轴方向的位移分量的情况下，传动梁组件381可能在驱动件371的牵引下，局部或整体具有沿Z轴方向的位移分量，进而牵引质量块312和质量块314具有沿Z轴方向的位移分量。由于质量块312和质量块314相对于对称轴y对称，且质量块312自身和质量块314自身可以相对于对称轴x对称，因此结合差分解耦原理，即使驱动件371在Z轴方向上具有位移分量，惯性传感器的检测准确性也可以相对较高。

图7示出了检测电极在衬底上的分布图。通过检测电极与质量块形成电容，以捕捉质量块的位移分量。

机械结构层300还可以包括锚区328。锚区328上设置有检测电极组391，检测电极组391可以与质量块311相对设置，以使得检测电极组391可以与质量块311形成电容组1。检测电极组391与质量块311可以沿X轴方向排列。

在图7所示的实施例中，锚区328上可以固定有固定梳齿。结合图3所示的实施例，质量块311上可以固定有活动梳齿。固定梳齿和活动梳齿交叉间隔设置。固定梳齿和活动梳齿可以沿X轴方向排列。固定梳齿的每个固定齿上设置有检测电极，固定梳齿上设置的全部检测电极可以构成检测电极组391。活动梳齿的每个活动齿可以和面向的检测电极形成电容，活动梳齿和检测电极组391形成的全部电容可以构成电容组1。通过检测电容组1的容值变化量，可以确定质量块311绕Z轴方向的角速度分量。惯性传感器可以包括读出电路1，读出电路1可以用于获取电容组1的容值变化量，并输出角速度信号，该角速度信号可以指示质量块311绕X轴方向的角速度分量。

在一个实施例中，如图7所示，质量块311可以包括质量块开窗3113，质量块开窗3113可以围绕在锚区328和固定梳齿的外周。活动梳齿3114可以与质量块开窗3113的内壁相连，并由质量块开窗3113的内壁伸入固定梳齿所形成的夹缝。

机械结构层300还可以包括锚区329。锚区329上设置有检测电极组392，检测电极组392可以与质量块313相对设置，以使得检测电极组392可以与质量块313形成电容组2。检测电极组392与质量块313可以沿X轴方向排列。

在图7所示的实施例中，锚区329上可以固定有固定梳齿。结合图3所示的实施例，质量块313上可以固定有活动梳齿。固定梳齿和活动梳齿交叉间隔设置。固定梳齿和活动梳齿可以沿X轴方向排列。固定梳齿的每个固定齿上设置有检测电极，固定梳齿上设置的全部检测电极可以构成检测电极组392。活动梳齿的每个活动齿可以和面向的检测电极形成电容，活动梳齿和检测电极组392形成的全部电容可以构成电容组2。通过检测电容组2的容值变化量，可以确定质量块313绕Z轴方向的角速度分量。惯性传感器可以包括读出电路2，读出电路2可以用于获取电容组2的容值变化量，并输出角速度信号，该角速度信号可以指示质量块313绕Z轴方向的角速度分量。

在一个实施例中，如图7所示，质量块313可以包括质量块开窗3133，质量块开窗3133可以围绕在锚区329和固定梳齿的外周。活动梳齿可以与质量块开窗3133的内壁相连，并由质量块开窗3133的内壁伸入固定梳齿所形成的夹缝。

为提高机械结构层300的检测精度，惯性传感器20还可以包括锚区3210、锚区3211、检测电极组393、检测电极组394。锚区3210上可以设置有检测电极组393，检测电极组393可以与质量块311形成电容组3。惯性传感器可以包括读出电路3，读出电路3可以用于获取电容组3的容值变化量，并输出角速度信号，该角速度信号可以指示质量块311绕Z轴方向的角速度分量。锚区3211上可以设置有检测电极组394，检测电极组394可以与质量块313形成电容组4。惯性传感器可以包括读出电路4，读出电路4可以用于获取电容组4的容值变化量，并输出角速度信号，该角速度信号可以指示质量块314绕Z轴方向的角速度分量。锚区3210可以与锚区328相对于对称轴y对称设置。锚区3211可以与锚区329相对于对称轴y对称设置。检测电极组393可以与检测电极组391相对于对称轴y对称设置。检测电极组394可以与检测电极组392相对于对称轴y对称设置。锚区3210的具体实施例可以参照有关锚区328的实施例，锚区3211的具体实施例可以参照有关锚区329的实施例，检测电极组393的具体实施例可以参照有关检测电极组391的实施例。检测电极组394的具体实施例可以参照有关检测电极组392的实施例。

惯性传感器20还可以包括检测电极组395。检测电极组395例如可以设置在图2所示的衬底层上。检测电极组395可以与质量块311相对设置。检测电极组395与质量块311可以沿Z轴方向排列。检测电极组395自身可以相对于对称轴y对称。在图7所示的实施例中，检测电极组395可以包括检测电极395a、检测电极395b。检测电极395a、检测电极395b可以相对于对称轴y对称。

检测电极组395和质量块311可以平行于XY面设置，从而检测电极组395和质量块311可以形成电容组5。电容组5可以包括一个或多个电容。在图7所示的实施例中，检测电极395a和质量块311可以电容5a，检测电极395b和质量块311可以电容5b，电容5a和电容5b可以是电容组5中的两个电容。惯性传感器可以包括读出电路5，读出电路5可以用于获取电容组5的容值变化量，并输出角速度信号，该角速度信号可以指示质量块311绕X轴方向的角速度分量。

惯性传感器20还可以包括检测电极组396。检测电极组396例如可以设置在图2所示的衬底层上。检测电极组396可以与质量块312相对设置。检测电极组396与质量块312可以沿Z轴方向排列。检测电极组396自身可以相对于对称轴x对称。在图7所示的实施例中，检测电极组396可以包括检测电极396a、检测电极396b。检测电极396a、检测电极396b可以相对于对称轴x对称。惯性传感器可以包括读出电路6，读出电路6可以用于获取电容组6的容值变化量，并输出角速度信号，该角速度信号可以指示质量块312绕Y轴方向的角速度分量。

检测电极组396和质量块312可以平行于XY面设置，从而检测电极组396和质量块312可以形成电容组6。电容组6可以包括一个或多个电容。在图7所示的实施例中，检测电极396a和质量块312可以电容6a，检测电极396b和质量块312可以电容6b，电容6a和电容6b可以是电容组6中的两个电容。

惯性传感器20还可以包括检测电极组397(在图7所示的实施例中，检测电极组397可以包括检测电极397a、检测电极397b)。检测电极组397可以与质量块313相对设置，检测电极组397与质量块313可以沿Z轴方向排列，进而形成电容组7。通过检测电容组7的容值变化量，可以确定质量块313绕X轴方向的角速度分量。检测电极组397可以与检测电极组395相对于对称轴x对称设置。检测电极组397的具体实施例可以参照有关检测电极组395的实施例。惯性传感器可以包括读出电路3，读出电路3可以用于获取电容组7的容值变化量，并输出角速度信号，该角速度信号可以指示质量块313绕X轴方向的角速度分量。

惯性传感器20还可以包括检测电极组398(在图7所示的实施例中，检测电极组398可以包括检测电极398a、检测电极398b)。检测电极组398可以与质量块314相对设置，检测电极组398与质量块314可以沿Z轴方向排列，进而形成电容组8。通过检测电容组8的容值变化量，可以确定质量块314绕Y轴方向的角速度分量。检测电极组398可以与检测电极组396相对于对称轴y对称设置。检测电极组398的具体实施例可以参照有关检测电极组396的实施例。惯性传感器可以包括读出电路8，读出电路8可以用于获取电容组8的容值变化量，并输出角速度信号，该角速度信号可以指示质量块314绕Y轴方向的角速度分量。

上述读出电路1至8可以是同一读出电路，也可以是不同的读出电路。

图8示出了惯性传感器20检测绕X轴方向的角速度的示意性结构图。沿X+方向观察图8所示的惯性传感器20，可以得到图9所示的示意性结构图。下面结合图8、图9，阐述通过质量块311和质量块313检测绕X轴方向的角速度的原理。

在本申请中，惯性传感器20受到外力作用旋转，惯性传感器20可以具有绕X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的角速度分量。惯性传感器20的角速度方向在X轴方向的投影可以是惯性传感器20的绕X轴方向角速度分量。惯性传感器20的角速度方向在Y轴方向的投影可以是惯性传感器20的绕Y轴方向角速度分量。惯性传感器20的角速度方向在Z轴方向的投影可以是惯性传感器20的绕Z轴方向角速度分量。惯性传感器20的绕X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的角速度分量的矢量和可以为惯性传感器20的角速度方向。

质量块311和质量块313可以具有沿Y轴方向的位移分量。当惯性传感器20整体在外力作用下具有绕X轴方向旋转的角速度分量，质量块311和质量块313可以受到沿Z轴方向的科氏力。质量块311和质量块313可以具有沿Z轴方向的位移分量。因此质量块311和检测电极组395的间距可以变化，质量块311和检测电极组395形成的电容组5的容值可以变化；质量块313和检测电极组397的间距可以变化，质量块313和检测电极组397形成的电容组7的容值可以变化。质量块311和检测电极组395形成的电容组5的容值变化量，可以与质量块311在Z轴方向上的位移分量对应。质量块313和检测电极组397形成的电容组7的容值变化量可以与质量块313在Z轴方向上的位移分量对应。

结合图8、图9，假设质量块311的驱动方向为Y+，质量块313的驱动方向为Y-。在外力作用下，质量块311可以围绕弹性连接件331和弹性连接件333，具有绕X轴方向旋转的角速度分量，质量块313可以围绕弹性连接件332和弹性连接件334，具有绕X轴方向旋转的角速度分量。从而，质量块311可以具有沿Z+方向的位移分量，质量块313可以具有沿Z-方向的位移分量。质量块311有远离检测电极组395的趋势，质量块313有靠近检测电极组397的趋势。

由于检测电极组395和检测电极组397的检测结果均包括共模噪声，综合检测电极组395和检测电极组397输出的检测结果，可以相对有效地去除共模噪声，有利于提高惯性传感器20的例如温漂性能、零漂性能等。

如图8所示，在弹性连接件335和弹性连接件336之间连接有传动梁351。结合图9，传动梁351可以连接在质量块311和质量块313之间。由于质量块311和质量块313在Z轴方向的位移分量的方向相反，传动梁351可以用于相对于锚区323，围绕对称轴x旋转。由于弹性连接件335和弹性连接件336具有缓冲作用，因此传动梁351的倾斜程度可以相对较小，例如，传动梁351相对于扭转梁341的倾斜角可以小于弹性连接件335相对于扭转梁341的倾斜角。传动梁351还有利于为质量块311和质量块313提供在Z轴方向上的平衡力，有利于使质量块311和质量块313在Z轴方向上的位移分量对称。

图10示出了惯性传感器20检测绕Y轴方向的角速度的示意性结构图。沿Y+方向观察图10所示的惯性传感器20，可以得到图11所示的示意性结构图。下面结合图10、图11，阐述通过质量块312和质量块314检测绕Y轴方向的角速度的原理。

质量块312和质量块314可以具有沿X轴方向的位移分量。当惯性传感器20整体在外力作用下具有绕Y轴方向旋转的角速度分量，质量块312和质量块314可以受到沿Z轴方向的科氏力。质量块312和质量块314可以具有沿Z轴方向的位移分量。因此质量块312和检测电极组396的间距可以变化，质量块312和检测电极组396形成的电容组6的容值可以变化；质量块314和检测电极组398的间距可以变化，质量块314和检测电极组398形成的电容组8的容值可以变化。质量块312和检测电极组396形成的电容组6的容值变化量，可以与质量块312在Z轴方向上的位移分量对应。质量块314和检测电极组398形成的电容组8的容值变化量可以与质量块314在Z轴方向上的位移分量对应。

结合图10、图11，假设质量块312的驱动方向为X+，质量块314的驱动方向为X-。在外力作用下，质量块312可以围绕锚区325或扭转梁343或扭转梁344，具有绕Y轴方向旋转的角速度分量，质量块314可以围绕锚区325或扭转梁343或扭转梁344，具有绕Y轴方向旋转的角速度分量。从而，质量块312可以具有沿Z+方向的位移分量，质量块314可以具有沿Z-方向的位移分量。质量块312有远离检测电极组396的趋势，质量块314有靠近检测电极组398的趋势。

由于检测电极组396和检测电极组398的检测结果均包括共模噪声，综合检测电极组396和检测电极组398输出的检测结果，可以相对有效地去除共模噪声，有利于提高惯性传感器20的例如温漂性能、零漂性能等。

如图10所示，在弹性连接件339和弹性连接件3310之间连接有支撑件360，支撑件360可以绕扭转梁343、扭转梁344扭转。结合图10和图11，弹性连接件339可以与质量块312相连，弹性连接件3310可以与质量块314相连。由于质量块312和质量块314在Z轴方向的位移分量的方向相反，支撑件360可以用于相对于锚区325，围绕对称轴y扭转。

由于弹性连接件339、弹性连接件3310、支撑件360在Z轴方向上的刚度相对较大，因此弹性连接件339、质量块312、支撑件360相对于锚区325或扭转梁343或扭转梁344的扭转程度可以大体相同，弹性连接件3310、质量块314、支撑件360相对于锚区325或扭转梁343或扭转梁344的扭转程度可以大体相同。因此，有利于提高质量块312和质量块314在Z轴方向上的位移分量的对称性，提高质量块312和质量块314的同频差分运动性能，进而有利于提高惯性传感器20的检测准确性。

如图10所示，质量块312和质量块311通过传动梁组件381连接，质量块314和质量块313通过传动梁组件382连接。由于质量块312和质量块314在Z轴方向的位移分量的方向相反，传动梁组件381和传动梁组件382可以承受围绕对称轴y扭转的扭转力，以降低质量块311和质量块313被质量块312和质量块314的扭转所牵引的可能性。传动梁组件381自身和传动梁组件382自身、质量块311自身和质量块313自身可以相对于同一对称轴对称，也有利于降低质量块311和质量块313被质量块312和质量块314的扭转所牵引的可能性。质量块311和质量块313可以被弹性连接件331、弹性连接件332、弹性连接件333、弹性连接件334支撑，且弹性连接件331、弹性连接件332、弹性连接件333、弹性连接件334在Z轴方向上的刚度较大，也有利于降低质量块311和质量块313被质量块312和质量块314的扭转所牵引的可能性。

图12示出了惯性传感器20检测绕Z轴方向的角速度的示意性结构图。图12中虚线示出了质量块311、质量块313绕Z轴方向旋转前的位置，图12中实线示出了质量块311、质量块313绕Z轴方向旋转后的位置。下面结合图12，阐述通过质量块311和质量块313检测绕Z轴方向的角速度的原理。

质量块311和质量块313可以具有沿Y轴方向的位移分量。当惯性传感器20整体在外力作用下具有绕Z轴方向旋转的角速度分量，质量块311和质量块313可以受到沿X轴方向的科氏力。质量块311和质量块313可以具有沿X轴方向的位移分量。

质量块311和检测电极组391的间距可以变化，质量块311和检测电极组391形成的电容组1的容值可以变化；类似地，质量块311和检测电极组393形成的电容组3的容值可以变化。质量块311和检测电极组391形成的电容组1的容值变化量，以及质量块311和检测电极组393形成的电容组3的容值变化量，可以与质量块311在X轴方向上的位移分量对应。

质量块313和检测电极组392的间距可以变化，质量块313和检测电极组392形成的电容组2的容值可以变化；类似地，质量块313和检测电极组392形成的电容组4的容值可以变化。质量块313和检测电极组392形成的电容组2的容值变化量，以及质量块313和检测电极组394形成的电容组4的容值变化量，可以与质量块313在X轴方向上的位移分量对应。

如图12所示，假设质量块311的驱动方向为Y+，质量块313的驱动方向为Y-。在外力作用下，质量块311可以围绕锚区325，具有绕Z轴方向旋转的角速度分量，质量块313可以围绕锚区325，具有绕Z轴方向旋转的角速度分量。从而，质量块311可以具有沿X-方向的位移分量，质量块313可以具有沿X+方向的位移分量。在一个实施例中，质量块311有靠近检测电极组391、远离检测电极组393的趋势，质量块313有远离检测电极组392、靠近检测电极组394的趋势。

由于检测电极组391和检测电极组392的检测结果均包括共模噪声，综合检测电极组391和检测电极组392输出的检测结果，可以相对有效地去除共模噪声，有利于提高惯性传感器20的例如温漂性能、零漂性能等。

如图12所示，弹性连接件331、锚区321和弹性连接件332可以连接在质量块311和质量块313之间。由于质量块311和质量块313在X轴方向的位移分量的方向相反，弹性连接件331和弹性连接件332可以相对于锚区321，围绕平行Z轴方向的方向旋转。由于弹性连接件331和弹性连接件332具有缓冲作用，因此锚区321的形变程度可以相对较小。

如图12所示，扭转梁341和传动梁351可以连接在质量块311和质量块313之间。由于质量块311和质量块313在X轴方向的位移分量的方向相反，传动梁351可以相对于扭转梁341，围绕平行Z轴方向的方向旋转。传动梁351可以为质量块311和质量块313提供X轴方向上的平衡力，有利于使质量块311和质量块313在X轴方向上的位移分量对称。扭转梁341还可以为质量块311和质量块313提供绕Z轴方向旋转的扭转支撑。结合前文可知，通过弹性连接件335、弹性连接件336和传动梁351，有利于通过相对简单的结构为质量块311和质量块313至少两个检测方向的弹性形变，使得质量块311和质量块313具备检测绕多个方向的角速度的能力。

如图12所示，质量块311和质量块312通过传动梁组件381连接，质量块313和质量块314通过传动梁组件382连接。由于质量块311和质量块313在X轴方向的位移分量的方向相反，传动梁组件381和传动梁组件382可以吸收沿X轴方向的位移分量，以降低质量块312和质量块314被质量块311和质量块313所牵引的可能性。

本申请实施例提供的角速度传感器和惯性传感器，通过将与动子相连的锚区设置在惯性传感器的同一对称轴上，有利于降低衬底变形等对角速度传感器的测量准确性的影响，使惯性传感器可以满足多方面要求，提高惯性传感器在电子设备内的应用性能。本申请实施例提供的角速度传感器和惯性传感器，通过设计连接在锚区和质量块之间的部件，使得同一质量块可以用于检测绕多个方向的角速度，有利于提高惯性传感器的集成度，减小惯性传感器的占用空间。本申请实施例提供的角速度传感器、惯性传感器和电子设备，通过合理设计转向结构，使得转向结构除了可以用于传递并转换方向，还可以降低检测方向不同的多个质量块之间的移动关联性，从而提升检测方向不同的多个质量块之间的解耦性，进而有利于提高惯性传感器的测量准确性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (28)

1.一种角速度传感器，其特征在于，包括：

第一质量块(311)和第二质量块(313)，所述第一质量块(311)和所述第二质量块(313)被驱动以在第一方向(Y)具有位移分量，所述第一质量块(311)和所述第二质量块(313)用于检测绕第二方向(X)和/或第三方向(Z)的角速度，所述第一方向(Y)、所述第二方向(X)、所述第三方向(Z)相互正交，所述第一质量块(311)自身和第二质量块(313)自身均相对于第一对称轴(y)对称，所述第一质量块(311)和第二质量块(313)相对于第二对称轴(x)对称，所述第一对称轴(y)平行于所述第一方向(Y)，所述第二对称轴(x)平行于所述第二方向(X)；

第三质量块(312)和第四质量块(314)，所述第三质量块(312)和所述第四质量块(314)被驱动以在所述第二方向(X)具有位移分量，所述第三质量块(312)和所述第四质量块(314)用于检测绕所述第一方向(Y)的角速度，所述第三质量块(312)自身和所述第四质量块(314)自身均相对于所述第二对称轴(x)对称，所述第三质量块(312)和所述第四质量块(314)相对于所述第一对称轴(y)对称；

第一锚区和第二锚区，所述第一质量块(311)与所述第一锚区和所述第二锚区连接，所述第二质量块(313)与所述第一锚区和所述第二锚区连接，所述第一锚区和所述第二锚区相对于所述第一对称轴(y)对称；

第三锚区(325)，所述第三锚区(325)与所述第三质量块(312)和所述第四质量块(314)连接；

所述第一锚区、所述第二锚区和所述第三锚区(325)设置在所述第二对称轴(x)上，所述第三锚区(325)覆盖所述第一对称轴(y)和所述第二对称轴(x)的交点。

2.根据权利要求1所述的角速度传感器，其特征在于，所述第一锚区自身、所述第二锚区自身和所述第三锚区(325)自身均相对于所述第二对称轴(x)对称，所述第三锚区(325)自身相对于所述第一对称轴(y)对称。

3.根据权利要求1或2所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

驱动件(371)，所述驱动件(371)用于沿所述第一方向(Y)往复移动，所述驱动件(371)和所述第一质量块(311)连接；

传动梁组件(381)，所述传动梁组件(381)相对于第一对称轴(y)对称，所述传动梁组件(381)包括第一端(3811)、第二端(3812)和第三端(3813)，所述第一端(3811)与所述驱动件(371)连接，所述第二端(3812)与所述第三质量块(312)连接，所述第三端(3813)与所述第四质量块(314)连接，当所述第一端(3811)具有沿所述第一方向(Y)的位移分量时，所述第二端(3812)和所述第三端(3813)均具有平行于所述第二方向(X)的位移分量，所述第二端(3812)的位移分量和所述第三端(3813)的位移分量方向相反。

4.根据权利要求3所述的角速度传感器，其特征在于，所述传动梁组件(381)包括相互连接的第一传动梁(381a)、第二传动梁(381b)和第三传动梁(381c)，所述第一传动梁(381a)靠近所述驱动件(371)设置，所述第二传动梁(381b)靠近所述第三质量块(312)设置，所述第三传动梁(381c)靠近所述第四质量块(314)设置，所述第一传动梁(381a)与所述第一方向(Y)平行设置，所述第二传动梁(381b)和所述第三传动梁(381c)均包括相对于所述第一方向(Y)倾斜设置或垂直设置的部分。

5.根据权利要求4所述的角速度传感器，其特征在于，所述第二传动梁(381b)包括第一传动段(3811b1)、第二传动段(3811b2)、第三传动段(3812b)，所述第一传动段(3811b1)和所述第二传动段(3811b2)相对于所述第二方向(X)平行设置，所述第三传动段(3812b)连接在所述第一传动段(3811b1)和所述第二传动段(3811b2)之间，所述第三传动段(3812b)相对于所述第一方向(Y)平行或倾斜设置。

6.根据权利要求4或5所述的角速度传感器，其特征在于，当所述第三质量块(312)和所述第四质量块(314)具有绕所述第一方向(Y)的角速度分量时，所述第二传动梁(381b)和所述第三传动梁(381c)绕所述第一传动梁(381a)旋转。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述第一传动梁(381a)在所述第二方向(X)的刚度小于所述第一传动梁(381a)在所述第三方向(Z)的刚度。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述第二传动梁(381b)在所述第二方向(X)的刚度小于所述第二传动梁(381b)在所述第三方向(Z)的刚度。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述第二传动梁(381b)在所述第一方向(Y)的刚度小于所述第二传动梁(381b)在所述第三方向(Z)的刚度。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

支撑件(360)，所述支撑件(360)与所述第三锚区(325)连接，且连接在所述第三质量块(312)和所述第四质量块(314)之间，所述支撑件(360)相对于所述第一对称轴(y)、所述第二对称轴(x)对称。

11.根据权利要求10所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

第一扭转梁(343)，所述第一扭转梁(343)连接在所述支撑件(360)与所述第三锚区(325)之间，所述第一扭转梁(343)沿所述第一方向(Y)延伸，当所述第三质量块(312)和所述第四质量块(314)具有绕所述第一方向(Y)的角速度分量时，所述支撑件(360)绕所述第一扭转梁(343)旋转。

12.根据权利要求10或11所述的角速度传感器，其特征在于，所述第三质量块(312)包括第一质量块缺口(3121)，所述第一质量块缺口(3121)相对于所述第二对称轴(x)对称；所述角速度传感器还包括：

第一弹性连接件(339)，所述第一弹性连接件(339)横跨所述第一质量块缺口(3121)，并连接在所述支撑件(360)和所述第三质量块(312)之间。

13.根据权利要求12所述的角速度传感器，其特征在于，所述第一弹性连接件(339)在所述第二方向(X)的刚度小于所述第一弹性连接件(339)在所述第三方向(Z)的刚度。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

第四传动梁(351)，所述第四传动梁(351)与所述第一锚区(323)连接，且连接在所述第一质量块(311)和所述第二质量块(313)之间，所述第四传动梁(351)沿所述第一方向(Y)延伸，所述第四传动梁(351)自身相对于所述第二对称轴(x)对称。

15.根据权利要求14所述的角速度传感器，其特征在于，所述第四传动梁(351)在所述第二方向(X)的刚度小于所述第四传动梁(351)在所述第三方向(Z)的刚度。

16.根据权利要求14或15所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

第二扭转梁(341)，第二扭转梁(341)连接在所述第一锚区(323)和所述第四传动梁(351)之间，所述第二扭转梁(341)沿所述第二方向(X)延伸，当所述第一质量块(311)和所述第二质量块(313)具有绕所述第二方向(X)的角速度分量时，所述第四传动梁(351)绕所述第二扭转梁(341)旋转，所述第二扭转梁(341)自身相对于所述第二对称轴(x)对称。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

第二弹性连接件(335)，所述第二弹性连接件(335)连接在所述第四传动梁(351)和所述第一质量块(311)之间，所述第二弹性连接件(335)沿所述第二方向(X)延伸。

18.根据权利要求17所述的角速度传感器，其特征在于，所述第二弹性连接件(335)在所述第一方向(Y)的刚度小于所述第二弹性连接件(335)在所述第三方向(Z)的刚度。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

第四锚区(321)，所述第四锚区(321)连接在所述第一质量块(311)和所述第二质量块(313)之间，所述第四锚区(321)自身相对于所述第二对称轴(x)对称；

所述第一质量块(311)上与所述第一锚区(323)连接的位置为第一位置，所述第一质量块(311)上与所述第二锚区(324)连接的位置为第二位置，所述第一质量块(311)上与所述第四锚区(321)连接的位置为第三位置，所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置不共线。

20.根据权利要求19所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

第三弹性连接件(331)，所述第三弹性连接件(331)连接在所述第四锚区(321)和所述第一质量块(311)之间。

21.根据权利要求20所述的角速度传感器，其特征在于，所述第三弹性连接件(331)在所述第一方向(Y)的刚度小于所述第三弹性连接件(331)在所述第三方向(Z)的刚度。

22.根据权利要求20或21所述的角速度传感器，其特征在于，所述第三弹性连接件(331)在所述第二方向(X)的刚度小于所述第三弹性连接件(331)在所述第三方向(Z)的刚度。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述第一质量块(311)具有第二质量块缺口(3115)，所述第三质量块(312)和所述第四质量块(314)设置于所述第二质量块缺口(3115)内。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

第一检测电极(395)，所述第一质量块(311)能够相对于所述第一检测电极(395)移动，所述第一质量块(311)和所述第一检测电极(395)沿所述第三方向(Z)排列以形成第一电容，当所述第一质量块(311)具有绕所述第二方向(X)的角速度分量时，所述第一质量块(311)具有沿所述第三方向(Z)的位移分量，所述第一质量块(311)的沿所述第三方向(Z)的位移分量与所述第一电容的容值变化量对应；

第一读出电路，所述第一读出电路用于根据所述第一电容的容值变化量，输出所述第二方向(X)的角速度分量。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

第二检测电极(396)，所述第三质量块(312)能够相对于所述第二检测电极(396)移动，所述第三质量块(312)和所述第二检测电极(396)沿所述第三方向(Z)排列以形成第二电容，当所述第三质量块(312)具有绕所述第一方向(Y)的角速度分量时，所述第三质量块(312)具有沿所述第三方向(Z)的位移分量，所述第三质量块(312)的沿所述第三方向(Z)的位移分量与所述第二电容的容值变化量对应；

第二读出电路，用于根据所述第二电容的容值变化量，输出所述第一方向(Y)的角速度分量。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的角速度传感器，其特征在于，所述角速度传感器还包括：

第三检测电极(391，393)，所述第一质量块(311)能够相对于所述第三检测电极(391，393)移动，所述第一质量块(311)和所述第三检测电极(391，393)沿所述第二方向(X)排列以形成第三电容，当所述第一质量块(311)具有绕所述第三方向(Z)的角速度分量时，所述第一质量块(311)具有沿所述第二方向(X)的位移分量，所述第三质量块(312)的沿所述第二方向(X)的位移分量与所述第三电容的容值变化量对应；

第三读出电路，用于根据所述第三电容的容值变化量，输出所述第三方向(Z)的角速度分量。

27.一种惯性传感器(20)，其特征在于，包括如权利要求1至26中任一项所述的角速度传感器。

28.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求27所述的惯性传感器(20)。