廉价的镍基微机械速率陀螺

本文论述一种低成本常压下速率微机械陀螺，它采用了兼容制CMOS镍电铸装配成型工艺，陀螺的驱动模式和检测模式的谐振频率的匹配相互接近后，增加了角速率的分辨率，两种模式采用了对称悬挂和静电频率音又方式，而且在模式匹配运行过程中两种模式的不合理机械耦合，通过与陀螺的挠曲完全断开，减小了耦合度．降低机械耦合得到一个稳定的零速率输出偏置，即提供一个极好的偏置稳定度。装配陀螺镍材料结构层厚度18μm，电容间隙2．5μm，结果是纵横比大于7，检测电容0．5pF以上．测出陀螺谐振频率，驱动是4．09Hz，检测是4．33Hz，然后再与电压小于12V音叉匹配．陀螺混合联结一个CMOS客性接口电路，混合系统工作受外围电路控制，它们组成一个角度速率传感器．陀螺按驱动模式震荡，振动幅值大于10μm。速率陀螺等效噪声是0．095（°／s）／HZ1/2短期偏置稳定度大于0．1°／s．在测量范围±100°／s内，该陀螺公称标度因子是17．7mV／（°／s），满刻度时非线性度仅为0．12％。现在的陀螺测量频宽设为30Hz，根据使用要求，频宽可以超过100Hz，检测模式的质量因子可以通过提高真空度加以改善，在一个10Hz窄的响应频宽中，质量因子大约就是一个等效速率噪声，它小于0．05（°／s）／Hz1/2。