用于探测运动的微陀螺仪.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103026172 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103026172 A *CN103026172A* (21)申请号 201180024978.6 (22)申请日 2011.04.19 102010028005.4 2010.04.20 DE G01C 19/5747(2012.01) (71)申请人 玛克西姆综合公司 地址 奥地利格拉茨 - 莱布灵 (72)发明人 伏尔克坎普 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 蔡胜利 (54) 发明名称 用于探测运动的微陀螺仪 (57) 摘要 本发明涉及一种用于探测相对于 X。

2、 轴和 / 或 Y 轴和 Z 轴的运动的微陀螺仪， 特别是作为三维、 五维或六维传感器。所述微陀螺仪包含基底 （2） ， 若干振动样本模块 （1） ， 用于将振动样本模块 （1） 附接至所述基底 （2） 的锚固件 （3、 4） 以及安置在 锚固件 （3、 4） 与样本模块 （1） 之间的锚固弹簧 （5、 6） ， 用于在 X-Y 平面内振动样本模块 （1） 的驱动元 件 （15） ， 从而在基底 （2） 转动时生成Coriolis力， 以及包含传感器元件 （22） ， 特别是安置在样本模 块 （1） 下方的电极， 从而探测样本模块 （1） 因所生 成的 Coriolis 力而产生的偏移。样本模。

3、块 （1） 围 绕中心锚固件 （3） 均匀地安置， 并且能够相对于 中心锚固件 （3） 径向地被驱动。锚固弹簧 （5、 6） 设计成样本模块 （1） 既能够在 X-Y 平面内径向偏 移， 又能够出离所述 X-Y 平面偏移。传感器模块 （20） 通过传感器弹簧 （21） 安置在一个样本模块 上， 特别是安置在每个样本模块 （1） 上， 并且传感 器弹簧 （21） 允许传感器模块 （20） 在样本模块 （1） 的平面内或在 X-Y 平面内、 且正交于样本模块 （1） 的径向驱动方向的偏移。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.11.20 (86)PCT申请的申请数据 P。

4、CT/EP2011/056267 2011.04.19 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/131690 EN 2011.10.27 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 2 页 1/2 页 2 1. 一种用于探测相对于 X 轴线和 / 或 Y 轴线和 Z 轴线的运动的微陀螺仪， 其特别是作 为 3D、 5D 或 6D 传感器， 所述微陀螺仪具有 基底 （2） ； 多个振动样本模块 （1） ； 用于将所述振动样本模块 （1） 附接至所述基底 （2） 。

5、的锚固件 （3、 4） 、 以及安置在所述锚 固件 （3、 4） 与所述样本模块 （1） 之间的锚固弹簧 （5、 6） ； 用于在 X-Y 平面内振动所述样本模块 （1） 的驱动元件 （15） ， 从而在所述基底 （2） 转动 时产生 Coriolis 力 ； 以及 传感器元件 （22） ， 特别是安置在所述样本模块 （1） 下方的电极， 从而探测样本模块 （1） 因所产生的 Coriolis 力而造成的偏移， 其特征在于， 所述样本模块 （1） 围绕中心锚固件 （3） 均匀地安置， 并且能够相对于所述中心锚固件 （3） 径向地被驱动 ； 所述锚固弹簧 （5、 6） 设置成所述样本模块 （1）。

6、 既能够在所述 X-Y 平面内径向偏移， 又能 够出离所述 X-Y 平面偏移 ； 传感器模块 （20） 通过传感器弹簧 （21） 安置在所述样本模块中的一个上， 特别是安置 在每个所述样本模块 （1） 上 ； 并且 所述传感器弹簧 （21） 允许所述传感器模块 （20） 在所述样本模块 （1） 的平面内或在所 述 X-Y 平面内、 且正交于所述样本模块 （1） 的径向驱动方向地偏移。 2. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 四个样本模块 （1） 围绕所述中心锚固件 （3） 的周边均匀分布。 3. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 弹性万向。

7、安装件 （7） 在所述中心锚固件 （3） 与所述样本模块 （1） 的弹簧 （5、 6） 之间安置。 4. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 所述弹性万向安 装件 （7） 包含两个环 （8、 9） ， 所述两个环通过彼此偏置的扭簧 （10、 11） 而彼此连接。 5. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 所述样本模块 （1） 和 / 或所述传感器模块 （20） 以框架的形式设置。 6. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 所述传感器模块 （20） 在样本模块 （1） 的框架内安置。 7. 根据前述权利要求中的一项或多。

8、项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 所述样本模块 （1） 通过同步弹簧 （16） 彼此连接。 8. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 为探测 Z 轴转动 速度， 传感器元件 （22） 与所述传感器模块 （20） 相关联。 9. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 用于探测在垂直 的 Z 轴方向上各个偏移的传感器元件与所述样本模块 （1） 相关联。 10. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 用于探测样本模 块 （1） 的 Z 轴偏移的传感器元件由样本模块 （1） 的电容和在所述样本模块下方安置在所述 基底 （2） 上。

9、的电极来实施。 11. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 两个分别用于探 权 利 要 求 书 CN 103026172 A 2 2/2 页 3 测两个对置样本模块 （1） 的 Z 轴偏移的传感器元件被组合到一差分传感器内， 所述差分传 感器用于探测所述基底围绕着垂直于所述成对样本模块 （1） 、 在所述 X-Y 平面内的轴线的 转动。 12. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 所述振动样本模 块 （1） 的驱动元件 （15） 是电极， 特别是叉式电极。 13. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 用于探测垂直 于。

10、所述样本模块 （1） 或所述传感器模块 （20） 径向的偏移的传感器元件 （22） 安置在探测盒 （23） 内， 所述探测盒具有用于固定至所述基底 （2） 的对立电极 （25） 的屏蔽电极 （26） 。 14. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 为获知 Z 轴转动 速度， 所述传感器模块 （20） 能够基本上同步地沿相同周向方向偏移， 并且为获知所述微陀 螺仪在所述 X-Y 平面内的加速度， 至少两个传感器模块 （20） 能够相对于周向方向沿顺 时针或逆时针方向彼此相反地偏移。 15. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的微陀螺仪， 其特征在于， 为获知所述微陀 螺。

11、仪沿垂直的 Z 轴线的加速度， 所述样本模块 （1） 能够沿垂直方向偏移， 并且至少两个样本 模块 （1） 能够沿同一 Z 方向偏移。 权 利 要 求 书 CN 103026172 A 3 1/6 页 4 用于探测运动的微陀螺仪 技术领域 0001 本发明涉及用于探测相对于 X 轴线和 / 或 Y 轴线和 Z 轴线的运动的微陀螺仪， 所 述微陀螺仪特别是作为 3D（三维） 、 5D（五维） 或 6D（六维） 传感器， 该微陀螺仪具有基底 ； 多个振动样本模块 ； 用于将振动样本模块附接至基底的锚固件以及安置在该锚固件与驱动 模块之间的锚固弹簧 ； 用于使样本模块在 X-Y 平面内振动的驱动元件。

12、， 以此在基底转动过 程中产生 Coriolis 力 （科里奥利力） ， 并以此使用传感器元件来获知模块因 Coriolis 力而 发生的偏移， 所述 Coriolis 力由 X 轴或 Y 轴的转动速度产生， 所述传感器元件特别是安置 在样本模块 （1） 下方的电极。 背景技术 0002 微机电 （MEMS） 陀螺仪大体上用于探测围绕在 X-Y-Z 坐标系中的轴线的转动。为 了能够测定系统围绕三个轴线中的每个轴线的转动， 因此， 需要三个这种微陀螺仪。 数据的 控制和分析成本高企并且需要大量工作。 0003 为了能够制造可以沿三个轴线转动的三维陀螺仪， D.Wood 在 1996 年的文 章 。

13、“A monolithic silicone gyroscope capable of sensing about threeaxes simultaneously” 中提出一种陀螺仪， 其具有以围绕中心锚固件的环状方式安置的振动模 块， 并且所述陀螺仪获知因 Coriolis 力引起的翻转和转动。其缺点在于， 这种传感器的制 造以及运动模块的驱动都是困难或不可能实施的。因此， 根据 D.Wood 等人的实施例仍是理 论性质的。 0004 在 Nan-Chyuan Tsai 的文章“Design and dynamics of an innovativemicro-gyroscope agai。

14、nst coupling effects” 中还提出一种三维陀螺仪。其 缺点在于， 设置了内板和外环， 以及四个运动模块。 所需要的弹簧结构在转动的两个正交方 向上呈低刚性， 因而对误差敏感并且难以实施。 0005 所提出的两个解决方案均不适于同时获知沿两个或三个正交轴线的加速度。 发明内容 0006 本发明的目的旨在提供一种 3D 微陀螺仪， 其能够以合理的成本制造并具有高捕 获精度， 避免上文指出的不良特征， 并且能够以可选择的方式设计， 从而可以同时捕获另外 两个或三个加速度分量。 0007 这一目的由具有权利要求 1 的特征的微陀螺仪实现。 0008 根据本发明的微陀螺仪特别用于测定围。

15、绕 X 轴和 / 或 Y 轴和 Z 轴的转动， 特别是 作为 3D 传感器、 也可以作为 5D 或 6D 传感器来附加地捕获在 X 轴和 / 或 Y 轴和 Z 轴方向上 的加速度。该微陀螺仪包含基底和多个振动样本模块， 其中振动样本模块由锚固件和锚固 弹簧附接至基底， 该锚固弹簧安置在锚固件和样本模块之间。 至少各对、 优选所有的样本模 块通过驱动元件的使用受激以彼此相反地振动， 即在 X-Y 平面内径向彼此相反地振动， 从 而在基底旋转时经受 Coriolis 力。传感器元件 （特别是安置在样本模块下方的电极） 探测 说 明 书 CN 103026172 A 4 2/6 页 5 样本模块因 。

16、Coriolis 力而发生的偏移， 所述 Coriolis 力产生自 X 轴和 / 或 Y 轴的转动速 度以及可选地产生自 Z 轴的加速度。 0009 根据本发明， 样本模块围绕中心锚固件均匀地安置， 并且能够相对于该中心锚固 件被径向地驱动。锚固弹簧设计成样本模块既能在 X-Y 平面内相对于中心锚固件径向偏 移， 又能偏移出该 X-Y 平面。传感器模块通过传感器弹簧安装在一个每个样本模块上、 特别 是每个样本模块上。传感器弹簧允许传感器模块在样本模块的平面或 X-Y 平面内、 并与所 述样本模块的径向驱动方向正交地偏移。 0010 两个样本模块在相反侧上形成一样本模块对。由于安装在中心锚固件。

17、上的扭簧， 样本模块对可以围绕翻转轴线翻转， 所述翻转轴线沿 X 轴或 Y 轴延伸并与所述对的轴线垂 直。 由于样本模块与中心悬架之间、 样本模块与外锚固件之间锚固弹簧的适当大小的弹性， 每个样本模块还可以在垂直方向上偏移。 0011 根据本发明的微陀螺仪具有这样的优点， 其在构造上非常简单， 因此能够以高水 平的精度生产和运行。样本模块被驱动以在径向方向上振动。因 Coriolis 力产生的样本 模块的偏移特别易于分析。样本模块对的因 X 轴转动速度或 Y 轴转动速度产生的组合的翻 转偏移运动分别只发生在 Y 轴方向或 X 轴方向上。相应地， 安置在 X 轴线上的样本模块以 Y 轴转动速度交。

18、替移出 X-Y 平面， 并且类似地， 安置在 Y 轴线上的样本模块在 X 轴转动速度 产生时也交替移出 X-Y 平面。如果在 Z 轴方向上产生加速度， 样本模块同步出离所述平面。 通过对偏移的差分测量和求和测量， 可以彼此区分相反的和同步的偏移。安置在基底和样 本模块之间的传感器元件探测在样本模块相对于基底的距离上的变化， 以此允许获知 X 轴 或 Y 轴的转动速度以及 Z 轴的加速度。 0012 如果产生 Z 轴转动速度， Coriolis 力在每个样本模块中出现， 并且导致在样本模 块中的传感器元件垂直于径向驱动运动地偏移。所述偏移在样本模块对中是相反的。如果 垂直于样本模块对的轴线产生加。

19、速度， 两个嵌装的传感器元件沿同一方向偏移。对所述偏 移的差分和求和测量可以用来确定垂直于样本模块对轴线的 Z 轴转动速度分量和加速度 分量。 因此， 有利的是， 通过在样本模块对中所有传感器元件在顺时针或逆时针方向上的偏 移的求和来确定转动速度， 并通过在样本模块对中在顺时针或逆时针方向上的偏移的差分 来确定加速度。 0013 在所述微陀螺仪的特别有利的一实施例中， 四个样本模块围绕中心锚固件的周边 均匀设置。微陀螺仪的对称构造和相应的转动速度的简单分析由此成为可能。对称进一步 提供力的平衡， 从而使得因相反振动的样本模块的驱动运动而不会有力作用在所述微陀螺 仪上。 0014 如果将弹性万向。

20、安装件安置在中心锚固件与样本模块的弹簧之间， 那么就能非常 简单和可靠地促成样本模块自 X-Y 方向的偏移。如果对应的样本模块只相对于 X 轴偏移， 则由于所述万向安装件， 基本没有在样本模块上的能够围相对于 Y 轴偏移的作用能够被确 定。取决于期望的偏移运动， 样本模块的精确区分因此得以实现。万向安装件是用来产生 和实质上改善微陀螺仪精度的简单构件。 0015 在万向安装件的特别有利的实施例中， 所述万向安装件包括两个环， 所述两个环 通过偏置的扭簧彼此连接。这里的扭簧彼此偏置 90， 从而使得它们分别匹配两个振动样 本模块的驱动方向。偏移运动的精确区分因此实现。这里可以采用简单的扭簧。为了。

21、获得 说 明 书 CN 103026172 A 5 3/6 页 6 特别稳定的实施例以及只在给定方向上允许运动， 有利的是每个扭簧被分为两个， 其中分 别采用两个优选平行或分叉或会聚的弹簧条。 0016 如果样本模块和 / 或传感器模块以框架的形式设置， 那么特别紧凑的结构变为可 能。 如果样本模块以框架的形式设置， 将驱动元件安置在所述样本模块内、 即由所述样本模 块包围是可能的。在传感器模块的情况下， 框架型结构能够允许传感器元件紧凑地位于所 述传感器模块内。 传感器元件位于基底和传感器模块上， 所述传感器元件可以由电极制成。 传感器模块因Z轴转动速度在X-Y平面内或样本模块平面内的运动导。

22、致了在固定至基底的 电极与位于传感器模块上的电极之间的距离上的变化， 以此生成了允许获知 Z 轴转动速度 的电信号。 对于样本模块的框架构造而言， 以与传感器模块相同的方式， 固定电极安装在基 底上， 而电极安置在样本模块上。通过向对立电极施加 AC 电压使样本模块振动。所述框架 结构以此允许电极的非常紧凑的布置， 特别是在没有显著超过样本模块地增大微陀螺仪的 外尺寸的情况下。 0017 为了实现微陀螺仪特别紧凑的构造， 有利的是， 将传感器模块安置在样本模块的 框架内。因为在所述实施例中的传感器模块同样是在样本模块的外尺寸以内， 所以微陀螺 仪可以制造得非常小。 0018 为了允许样本模块的。

23、一致振动， 特别有利的是样本模块通过同步弹簧彼此相连。 同步弹簧以此规制任何在径向驱动样本模块振动时可能发生的略微不同步。 相邻的样本模 块因同步弹簧而持续一致地振动。 0019 为了捕获 Z 轴转动速度， 传感器模块具有传感器元件。所述传感器元件以此对 Z 轴转动速度作出反应， 这反过来生成Coriolis力， 所述Coriolis力致使传感器元件以正交 于样本模块驱动方向的方式被偏移。这种运动基本上是近乎相切于中心锚固件的。 0020 样本模块优选与用于捕获沿垂直的 Z 轴方向的各个偏移的传感器元件相关联。样 本模块因此既能够用于确定转动速度又能够用于探测沿 Z 轴方向的加速度， 因为它们。

24、能够 被各自地分析。 0021 在优选的实施例中， 用于探测样本模块 Z 轴偏移的传感器元件的形成是通过样本 模块的电容与在样本模块下方安装在基底上的电极来实现的。 两个电极之间距离的变化导 致在电容成比例的变化。 0022 如果将两个用于探测两个对置样本模块的 Z 轴偏移的传感器元件相结合以形成 用于探测基底在 X-Y 平面内围绕垂直于所述样本模块对的轴线的转动的差分传感器， 那么 各个测量结果可以用来确定所述转动的速度。 0023 在本发明特别有利的实施例中， 振动样本模块的驱动元件是电极， 特别是叉式电 极。为了实现可靠的驱动， 安置若多个叉。在本发明的特别实施例中， 已发现每个样本模块。

25、 使用几百个特别是大约两百个叉式电极是特别有利的。 0024 为了避免所谓的四偏压 （quad-bias） 效应， 有利的是将用于探测样本模块或传感 器模块垂直于半径 / 径向的偏移的传感器元件安置在探测盒内， 所述探测盒具有用于固定 在基底上的对立电极的屏蔽电极， 因而消除因径向运动而产生的不同杂散电容的效应。探 测盒因而提供屏蔽， 从而使得因传感器元件与其它部件之间的意外接触而产生的错误信号 得以避免。 0025 如果样本模块能够在垂直方向上被偏移， 并且如果至少两个样本模块能够沿垂直 说 明 书 CN 103026172 A 6 4/6 页 7 的 Z 轴线在同一 Z 轴方向上被偏移， 。

26、那么传感器在 Z 轴方向上的加速度能够以简单的方式 确定。 0026 本发明特别有利的实施例 （但并非唯一的潜在实施例） 具有安置在正方形的四个 四分之一区中的四个相同框架。 为了更好地利用微陀螺仪的可用区域， 有利的是， 所述框架 的对称轴相对基底坐标系统的X轴和Y轴旋转45， 所述对称轴是平面内的速度感应轴。 如 果希望沿基底坐标系统X和Y轴的速度信号的鲜明区分， 那么可以将整个传感器旋转45， 从而使得样本模块的框架与基底坐标系统 X 和 Y 轴对齐， 并相应地振动。 0027 所述框架在中心万向安装件上被支撑。所述框架包含四个弹簧， 各框架通过所述 四个弹簧连接至基底。四个弹簧中的两个。

27、靠近中心锚固件设置， 并连接至万向安装件。四 个弹簧中的另外两个弹簧安置在样本模块的外端， 并在那里连接至另一外部锚固件。内弹 簧和外弹簧允许样本模块的径向偏移并且还允许出离 X-Y 平面的运动， 从而能够跟踪所出 现的 Coriolis 力。 0028 来自于所发生的X轴转动速度和Y轴转动速度的信号的确定是通过在传感器元件 的电容变化来实现的， 所述变化是由安置在中心锚固件对置位置的样本模块框架的相反偏 移来引起的。用于偏移出 X-Y 平面的区段或样本模块的传感器电极安置在所述框架的下 方。两个对置的对应框架的传感器元件彼此连接， 从而能够捕获对置的样本模块的对应框 架。 0029 关于 Z。

28、 轴的转动速度信号通过嵌入在样本模块中的四个框架产生， 所述四个框架 与样本模块的框架一起在径向上运动。如果 Z 轴转动速度产生 Coriolis 力， 那么传感器模 块附加地与微陀螺仪的径向成直角地运动。在具有位于盒端部的屏蔽电极 （作为端屏蔽） 的 传感器与探测盒被使用， 从而消除在驱动运动过程中可以因变化的边界场而出现的四偏压 效应。 0030 用于探测 Z 轴转动速度的传感器模块偏移是沿顺时针或逆时针方向的共同偏移。 所述偏移各自地被测量。 为了消除微陀螺仪的加速效应， 相应地分析对置的传感器元件。 为 了对 Z 轴转动速度的精确探测， 有利的是每个传感器模块采用多个盒。已发现， 每个。

29、传感器 元件有数量大约为十二个的盒是特别有利的。 0031 所述微陀螺仪优选地用作 3D 陀螺仪， 所述 3D 陀螺仪用来探测围绕 X 轴、 Y 轴和 / 或 Z 轴的转动速度。该微陀螺仪还可以 （特别是作为附加方式） 被用于探测在 X 轴和 / 或 Y 轴和 / 或 Z 轴方向上的加速度。为探测 Z 轴转动速度， 传感器模块可以在同一周向方向上 基本同步地偏移。 所有的传感器模块围绕中心锚固件在同一顺时针或逆时针方向上相应地 进行运动。为了确定微陀螺仪在 X-Y 平面内的加速度， 至少两个传感器模块可以相对于周 向方向彼此相反地被偏移。这意味着， 两个对置的传感器模块在相同的运动方向上一起运。

30、 动， 并且相对于陀螺仪的周向方向彼此相反地一起运动。第一传感器模块因而沿顺时针方 向运动， 而对置的传感器模块沿逆时针方向运动。因此， 相对于基底的运动方向， 对于沿 X 轴正方向的运动， 对应的传感器模块沿 X 轴负方向偏移。传感器元件相应地各自指示传感 器模块的所述运动。 附图说明 0032 本发明的其它优点描述在如下实施例中。其中 ： 说 明 书 CN 103026172 A 7 5/6 页 8 0033 图 1 示出根据本发明的 3D、 4- 框架式陀螺仪， 以及 0034 图 2 示出探测盒。 具体实施方式 0035 图 1 示出 3D 陀螺仪， 所述 3D 陀螺仪包括四个形成样本。

31、模块 1 的框架。样本模块 1 安置在处于基底 2 上方的平面内。所述样本模块通过中心锚固件 3 和每个样本模块 1 的 一个外锚固件 4 连接至基底 2。与外锚固件 4 的连接是通过两个外锚固弹簧 5 实现的。两 个内锚固弹簧 6 以及万向安装件 7 安置在样本模块 1 与中心锚固件 3 之间。外锚固弹簧 5 和内锚固弹簧 6 设计成允许在图面内 （即在 X-Y 平面内） 外锚固件 4 与内部中心锚固件 3 之 间的振动运动， 另外， 锚固弹簧 5 和 6 设计成促使正交于图面的偏移， 从而能够指示由于出 现的 Coriolis 力造成的 X 或 Y 的转动速度。为了实现样本模块 1 防止绕。

32、运动轴线翻转的 一定程度的稳定性， 各内锚固弹簧 6 在样本模块 1 上彼此相对大间距地安置。外锚固弹簧 5 在外锚固件 4 的区域中彼此相对靠近地连接至样本模块 1。因此实现样本模块 1 到弹簧 5、 6 和锚固件 3、 4 的稳定和易于形成的连接。 0036 为了防止因 X 轴和 Y 轴转动速度而产生的偏移的相互影响， 以及为了以简单且没 有大的反作用力的方式允许偏移， 在内锚固弹簧 6 与中间锚固件 3 之间设置万向安装件 7， 所述万向安装件支撑着成对样本模块因 Coriolis 力而诱发的翻转运动。万向安装件 7 包 含内环 8 和外环 9。内环 8 和外环 9 通过两个扭簧 10 。

33、彼此连接。扭簧 10 安置成在两个对 置的样本模块 1 的驱动方向上对齐。另外两个扭簧 11 相对于前述扭簧偏转 90， 将内环 8 连接至中心锚固件3。 所述扭簧继而安置成在其它两个样本模块1的驱动运动方向上对齐。 两个对置的样本模块 1 自 X-Y 平面离开的枢转或翻转因此得以实现， 而基本没有影响安置 在其间和自此处偏转 90被驱动的两个样本模块 1。扭簧 10、 11 也能够以不同于这里所说 明的方式实施。所述扭簧可以例如分别由两个平行延伸的弹簧条制成。重要的是， 所述扭 簧允许围绕它们的纵向轴线的转动， 并且在其它方向上尽可能稳定地被设置。 因此， 两个弹 簧条分叉或会聚的布置结构也。

34、是可以想到的。 0037 样本模块 1 的稳定支撑通过分别采用两个外锚固弹簧 5 和两个内锚固弹簧 6 来实 现。样本模块 1 围绕其驱动方向或驱动轴线的转动由此得以避免。样本模块 1 因此在 X-Y 平面内能够非常稳定地被驱动， 以及若出现 Coriolis 力则能够围绕垂直于驱动轴线的轴 线转动。围绕驱动轴线的转动因所述样本模块 1 的悬置而不会发生。 0038 样本模块 1 的振动驱动通过驱动元件 15 来产生。驱动元件 15 为每个样本模块 1 设置。在本实施例中， 所述元件是叉式电极， 所述叉式电极通过 AC 电压的施加产生样本模 块 1 的振动直线运动。为了实现样本模块 1 的一致。

35、驱动， 为每个样本模块 1 优选地设置多 个所述叉式电极， 优选设置几百个叉式电极。 0039 还是为了实现样本模块 1 的一致驱动， 同步弹簧 16 在两个相邻的样本模块 1 之间 安置。在所述模块在中心锚固件 3 与外锚固件 4 之间未同步振动的情况下， 同步弹簧 16 在 样本模块 1 上产生力。同步驱动允许使用仅仅一个由驱动电子器件组成的系统。同步驱动 还确保了， 不会有相互的反作用力出现在微陀螺仪上， 在分析中可以通过所述反作用力会 产生错误。 0040 每个样本模块 1 以框架的形式设置。传感器模块 20 在框架内安置。传感器模块 说 明 书 CN 103026172 A 8 6/。

36、6 页 9 20 通过四个弹簧 21 附接至样本模块 1。弹簧 21 在传感器模块 20 的角区处附接至样本模 块 1。弹簧 21 允许传感器模块 20 在样本模块 1 中的振动运动。弹簧 21 基本上防止了出离 样本模块 1 的平面或 X-Y 平面的偏移。在没有施加 Z 轴旋转速度的情况下， 传感器模块 20 与样本模块 1 一起运动。这意味着， 在 X 轴或 Y 轴转动速度发生时， 传感器模块既参与样本 模块 1 在 X-Y 平面内的驱动运动， 所述传感器模块 20 （以与样本模块 1 相同的方式） 又与所 述样本模块 1 一起运动出 X-Y 平面。对于 Z 轴转动速度施加至所述微陀螺仪的。

37、情况， 传感 器模块 20 沿正交于样本模块 1 驱动方向的方向相对于样本模块 1 运动。所述方向是弹簧 21 唯一允许的运动方向。为了能够探测传感器模块 20 因 Z 轴转动速度和关联的 Coriolis 力而产生的运动， 样本模块也实施为框架。 传感器元件安置在所述框架内， 其中一些传感器 元件固定安置在基底 2 上， 其中一些传感器元件位于传感器模块 20 上。固定电极与传感器 元件 20 上的电极之间的距离通过传感器模块 20 相对于样本模块 1 和相对于基底 2 的运动 来改变， 并且所述距离可以通过电容变化来确定。 0041 每个传感器模块20包含多个传感器元件22。 传感器元件2。

38、2安置在所谓的探测盒 23 中。在示出的实施例中， 每个传感器模块 20 包含十二个这种探测盒 23。 0042 如果对置的传感器模块 20 在 X-Y 平面内与微陀螺仪的直线加速度方向相反地被 偏移， 那么所述偏移通过传感器元件 22 被记录。相反， 为了确定 Z 轴转动速度， 传感器模块 20在相同的周向方向上基本同步地被偏移。 微陀螺仪能够以此被用作5D传感器， 或者与对 样本模块的同步 Z 轴偏移的测量一起被用作 6D 传感器。 0043 图 2 描绘探测盒 23 的实施例。每个探测盒 23 包括内壁， 所述内壁实施了运动传 感器模块 20 的电极 24。电极 24 朝向对立电极 25。

39、， 所述对立电极锚固至基底并且与基底绝 缘， 从而使得探测盒23在传感器运动的与样本模块1驱动垂直的方向上的运动导致了所测 量的电容变化。为了避免样本模块 1 的径向主运动对于在盒 23 中向左和右发生变化的边 界场的影响， 可以采用包括与移位的模块 20 相同电势的屏蔽电极 26， 以此保证恒定的边界 场。 0044 本发明不限于所示出的示例性实施例。例如可以根据同样地原理构建 2D 传感器， 所述二维传感器例如具有仅仅两个振动驱动样本模块 1 和安装在其内的传感器模块 20， 以 便探测 Z 轴转动速度。传感器模块 20 位于样本模块 1 之内， 这也不是必须的。所述传感器 模块还可以基本上安置在样本模块 1 之外， 然而其中， 微陀螺仪的紧凑构造的优点不再适 用。 说 明 书 CN 103026172 A 9 1/2 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 103026172 A 10 2/2 页 11 图 2 说 明 书 附 图 CN 103026172 A 11 。