Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр



Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр
Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр
Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр

 


Владельцы патента RU 2597953:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и микросистемной техники. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство дополнительно введены четыре дополнительных подвижных электрода емкостных преобразователей перемещений, выполненные в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, восемь дополнительных неподвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны и расположенные непосредственно на подложке так, что они образуют с дополнительными подвижными электродами емкостных преобразователей перемещений конденсаторы в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, четыре дополнительных подвижных электрода электростатических приводов, выполненные в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, девять дополнительных неподвижных электродов электростатических приводов, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке так, что они образуют электростатическое взаимодействие с подвижными электродами электростатических приводов в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, шестнадцать «П»-образных систем упругих балок, выполненные в виде пластин из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, и двадцать одна дополнительная опора, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке, причем две инерционные массы выполнены с перфорацией, а подложка и неподвижные электроды емкостных преобразователей перемещений выполнены из полупроводникового материала. Технический результат - возможность измерения величин угловой скорости вдоль осей Y, расположенной в плоскости подложки, и Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки, и величин линейных ускорений вдоль осей Χ, Y, Z. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и микросистемной техники, а более конкретно к интегральным измерительным элементам величин угловой скорости и линейного ускорения.

Известен интегральный микромеханический гироскоп [В.П. Тимошенков, С.П. Тимошенков, А.А. Миндеева, Разработка конструкции микрогироскопа на основе КНИ-технологии, Известия вузов, Электроника, №6, 1999, стр. 49, рис. 2], содержащий диэлектрическую подложку с напыленными на ней четырьмя электродами и инерционную массу, расположенную с зазором относительно диэлектрической подложки, выполненную в виде пластины из полупроводникового материала, образующую с парой напыленных на подложку электродов плоский конденсатор и связанную с внутренней колебательной системой с помощью упругих балок, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами жестко прикреплены к инерционной массе, а другими - к внутренней колебательной системе, выполненной из полупроводникового материала образующей с другой парой напыленных на подложку электродов плоский конденсатор, используемый в качестве электростатического привода, причем колебательная система соединена с внешней рамкой с помощью упругих балок, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами прикреплены к внутренней колебательной системе, а другими - к внешней рамке, выполненной из полупроводникового материала и расположенной непосредственно на диэлектрической подложке.

Данный гироскоп позволяет измерять величину угловой скорости вдоль оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки гироскопа.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками, являются инерционная масса, упругие балки, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, электрод, расположенный непосредственно на подложке.

Недостатком конструкции гироскопа является невозможность измерения величин угловой скорости вокруг оси Y, расположенной в плоскости подложки, и величин линейных ускорений вдоль осей Χ, Y, Z.

Функциональным аналогом заявляемого объекта является микромеханический гироскоп [S.E. Alper, T. Akin, A Planar Gyroscope Using a Standard Surface Micromachining Process, The 14th European Conference on Solid-State Transducers (EUROSENSORS XIV), 2000, p. 387, fig. 1], содержащий подложку с расположенными на ней четырьмя электродами, выполненными из полупроводникового материала, инерционную массу, расположенную с зазором относительно подложки, выполненную в виде пластины из полупроводникового материала, образующую с парой расположенных на подложке электродов плоский конденсатор и связанную с внешним подвесом с помощью упругих балок, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами жестко прикреплены к инерционной массе, а другими - к внешнему подвесу, выполненного из полупроводникового материала и образующего с другой парой расположенных на подложке электродов плоский конденсатор, используемый в качестве электростатического привода, причем внешний подвес соединен с опорами с помощью упругих балок, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами жестко соединены с внешним подвесом, а другими - с опорами, выполненными из полупроводникового материала и расположенными непосредственно на подложке, и два электрода, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке с зазором относительно внешнего подвеса так, что образуют плоские конденсаторы, используемые в качестве электростатических приводов.

Данный гироскоп позволяет измерять величину угловой скорости при вращении его вокруг оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки гироскопа.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками, являются электроды, выполненный из полупроводникового материала и расположенный непосредственно на подложке, инерционная масса, упругие балки, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, опоры, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке.

Недостатком конструкции гироскопа является невозможность измерения величин угловой скорости вокруг оси Y, расположенной в плоскости подложки, и величин линейных ускорений вдоль осей Χ, Υ, Ζ

Из известных наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является интегральный микромеханический гироскоп [В.Я. Распопов, Микромеханические приборы, Учебное пособие, Машиностроение, Москва, 2007, стр. 59, рис. 1.44], содержащий диэлектрическую подложку с расположенными на ней металлическими электродами емкостных преобразователей перемещений, две инерционные массы, расположенные с зазором относительно диэлектрической подложки и выполненные в виде пластин из полупроводникового материала, образующие с расположенными на диэлектрической подложке электродами емкостных преобразователей перемещений плоские конденсаторы, и связанные с диэлектрической подложкой через систему упругих балок, которые одними концами соединены с инерционными массами, а другими - с опорами, выполненными из полупроводникового материала и расположенными на диэлектрической подложке, один неподвижный электрод электростатического привода, выполненный из полупроводникового материала с гребенчатыми структурами по обеим его сторонам и расположенный непосредственно на диэлектрической подложке между инерционными массами, с возможностью электростатического взаимодействия с ними в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов, два неподвижных электрода электростатических приводов, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на диэлектрической подложке по внешним сторонам инерционных масс, с возможностью электростатического взаимодействия с ними в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов.

Данный гироскоп позволяет измерять величину угловой скорости вдоль оси Y, расположенной в плоскости подложки.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками, являются две инерционные массы, упругие балки, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, опоры, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке, электроды емкостного преобразователя перемещений, расположенные на подложке, неподвижные электроды электростатических приводов, выполненные с гребенчатыми структурами из полупроводникового материала и расположенные на подложке.

Недостатком конструкции данного гироскопа является невозможность измерения величины угловой скорости вокруг оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки, и величин линейных ускорений вдоль осей Χ, Y, Z.

Задача предлагаемого изобретения - возможность измерения величин угловой скорости вдоль осей Y, расположенной в плоскости подложки, и Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки, и величин линейных ускорений вдоль осей Χ, Y, Z.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в возможности измерения величин угловой скорости вдоль осей Y, расположенной в плоскости подложки, и Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки и величин линейных ускорений вдоль осей Χ, Y, Z.

Технический результат достигается за счет введения четырех дополнительных подвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, выполненных в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, восьми дополнительных неподвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, выполненных с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на подложке так, что они образуют с дополнительными подвижными электродами емкостных преобразователей перемещений конденсаторы в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, четырех дополнительных подвижных электродов электростатических приводов, выполненных в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, девяти дополнительных неподвижных электродов электростатических приводов, выполненных с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на подложке, так, что они образуют электростатическое взаимодействие с подвижными электродами электростатических приводов в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, шестнадцати «П»-образных систем упругих балок, выполненных в виде пластин из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, и двадцати одной дополнительной опоры, выполненных из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на подложке, причем две инерционные массы выполнены с перфорацией, а подложка и электроды емкостных преобразователей перемещений выполнены из полупроводникового материала.

Для достижения необходимого технического результата в интегральный микромеханический гироскоп, содержащий подложку с расположенными на ней электродами емкостных преобразователей перемещений, две инерционные массы, расположенные с зазором относительно подложки и выполненные в виде пластин из полупроводникового материала, образующие с электродами емкостных преобразователей перемещений плоские конденсаторы за счет их полного перекрытия, и неподвижные электроды электростатических приводов, выполненные с гребенчатыми структурами из полупроводникового материала и расположенные на подложке, введены четыре дополнительных подвижных электрода емкостных преобразователей перемещений, выполненные в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, восемь дополнительных неподвижных электрода емкостных преобразователей перемещений, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке так, что они образуют с дополнительными подвижными электродами емкостных преобразователей перемещений конденсаторы в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, четыре дополнительных подвижных электрода электростатических приводов, выполненные в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, девять дополнительных неподвижных электрода электростатических приводов, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке, так, что они образуют электростатическое взаимодействие с подвижными электродами электростатических приводов в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, шестнадцать «П»-образных систем упругих балок, выполненные в виде пластин из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, и двадцать одна дополнительная опора, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке, причем две инерционные массы выполнены с перфорацией, а подложка и электроды емкостных преобразователей перемещений выполнены из полупроводникового материала.

Сравнивая предлагаемое устройство с прототипом, видим, что оно содержит новые признаки, то есть соответствует критерию новизны. Проводя сравнение с аналогами, приходим к выводу, что предлагаемое устройство соответствует критерию «существенные отличия», так как в аналогах не обнаружены предъявляемые новые признаки.

На Фиг. 1 приведена топология предлагаемого интегрального микромеханического гироскопа-акселерометра и показаны сечения. На Фиг. 2 приведена структура предлагаемого интегрального микромеханического гироскопа-акселерометра.

Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр (Фиг. 1) содержит полупроводниковую подложку 1 с расположенными на ней двумя неподвижными электродами емкостных преобразователей перемещений 2, 3, выполненные из полупроводникового материала, восьмью неподвижными электродами емкостных преобразователей перемещений 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на полупроводниковой подложке 1, двенадцать неподвижных электродов электростатических приводов 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на полупроводниковой подложке 1, четыре дополнительных подвижных электрода электростатических приводов 24, 25, 26, 27, выполненные в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, образующие электростатическое взаимодействие с неподвижными электродами электростатических приводов 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов, и связанных с полупроводниковой подложкой 1 с помощью упругих балок 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами соединены с подвижными электродами электростатических приводов 24, 25, 26, 27, а другими с опорами 36, 37, 38, 39, 40, 41, выполненными из полупроводникового материала и расположенными непосредственно на полупроводниковой подложке 1, две инерционные массы 42, 43, выполненные в виде пластин с перфорацией из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, образующие с расположенными на полупроводниковой подложке 1 электродами емкостных преобразователей перемещений 2, 3 плоские конденсаторы за счет их полного перекрытия, связанные с подвижными электродами электростатических приводов 24, 25, 26, 27 с помощью упругих балок 44, 45, 46, 47, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, четыре подвижных электрода емкостных преобразователей перемещений 48, 49, 50, 51, выполненные в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, образующие с расположенными на полупроводниковой подложке 1 электродами емкостных преобразователей перемещений 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 конденсаторы в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов, связанных с инерционными массами 42, 43 с помощью упругих балок 52, 53, 54, 55, выполненных из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, и связанных с полупроводниковой подложки 1 с помощью «П»-образных систем упругих балок 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, которые одними концами соединены с подвижными электродами емкостных преобразователей перемещений 48, 49, 50, 51, а другими с опорами 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, выполненными из полупроводникового материала и расположенными непосредственно на полупроводниковой подложке 1, восемь опор 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на полупроводниковой подложке 1.

Работает устройство следующим образом.

При возникновении линейного ускорения вдоль оси X, расположенной в плоскости полупроводниковой подложки 1, инерционные массы 42, 43 под действием сил инерции начинают совершать перемещения в плоскости полупроводниковой подложки 1 вдоль оси X синхронно, за счет изгиба упругих балок 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 52, 53, 54, 55. Разность напряжений, генерируемых на емкостных преобразователях перемещений, образованных подвижными электродами 24, 25, 26, 27 и неподвижными электродами 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, соответственно, за счет изменения длины перекрытия пальцев гребенок электродов, характеризует величину линейного ускорения.

При возникновении линейного ускорения вдоль оси Y, расположенной в плоскости полупроводниковой подложки 1, инерционные массы 42, 43 под действием сил инерции начинают совершать перемещения в плоскости полупроводниковой подложки 1, направленные вдоль оси Y синхронно, за счет изгиба упругих балок 44, 45, 46, 47. Разность напряжений, генерируемых в парах емкостных преобразователей перемещений, образованных подвижными электродами 48, 49, 50, 51 и неподвижными электродами 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, соответственно, за счет изменения величины зазора между ними, характеризует величину линейного ускорения.

При возникновении линейного ускорения вдоль оси Z, направленной перпендикулярно плоскости полупроводниковой подложки 1, инерционные массы 42, 43 под действием сил инерции начинают совершать перемещения перпендикулярно плоскости полупроводниковой подложки 1 синхронно, за счет изгиба упругих балок 44, 45, 46, 47, 52, 53, 54, 55. Напряжения, генерируемые на емкостных преобразователях перемещений, образованных электродами 2, 3 и инерционными массами 42, 43, соответственно, за счет изменения величины зазора между ними, характеризует величину линейного ускорения.

При подаче на неподвижные электроды электростатических приводов 12, 16, 17, 18, 22, 23 и 13, 14, 15, 19, 20, 21 переменных напряжений, сдвинутых относительно друг друга по фазе на 180°, относительно подвижных электродов электростатических приводов 24, 26 и 25, 27, между ними возникает электростатическое взаимодействие, что приводит к возникновению противофазных колебаний последних в плоскости полупроводниковой подложки 1 (вдоль оси X), за счет изгиба упругих балок 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, соединяющих подвижные электроды 24, 25, 26, 27 с опорами 36, 37, 38, 39, 40, 4L Колебания подвижных электродов электростатических приводов 24, 25, 26, 27 передаются инерционным массам 42,43 через упругие балки 44,45, 46,47.

При возникновении угловой скорости вдоль оси Y, расположенной в плоскости полупроводниковой подложки 1, инерционные массы 42, 43 под действием сил инерции Кориолиса начинают совершать колебания перпендикулярно плоскости полупроводниковой подложки 1 в противофазе друг другу, за счет изгиба упругих балок 44, 45, 46, 47, 52, 53, 54, 55. Разность напряжений, генерируемых на емкостных преобразователях перемещений, образованных электродами 2, 3 и инерционными массами 42, 43, соответственно, за счет изменения величины зазора между ними, характеризует величину угловой скорости.

При возникновении угловой скорости вдоль оси Z, направленной перпендикулярно плоскости полупроводниковой подложки 1, инерционные массы 42, 43 под действием сил инерции Кориолиса начинают совершать колебания в плоскости полупроводниковой подложки 1, направленные вдоль оси X в противофазе друг другу, за счет изгиба упругих балок 44, 45, 46, 47. Колебания инерционных масс 42, 43 через упругие балки 52, 53, 54, 55 передаются подвижным электродам емкостных преобразователей перемещений 48, 49, 50, 51, которые совершают колебания за счет изгиба «П»-образных систем упругих балок 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, соединяющих подвижные электроды емкостных преобразователей перемещений 48, 49, 50, 51 с опорами 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82. Разность напряжений, генерируемых в парах емкостных преобразователей перемещений, образованных подвижными электродами 48, 49, 50, 51 и неподвижными электродами 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, соответственно, за счет изменения величины зазора между ними, характеризует величину угловой скорости.

Опоры 73, 74, 75, 76, 78, 79, 80, 81, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90 выполняют роль ограничителей движения инерционных масс 42, 43 в плоскости полупроводниковой подложки 1.

Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр, позволяющий измерять величины угловой скорости вдоль осей Y, расположенной в плоскости подложки, и Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки, и величины линейного ускорения вдоль осей Χ, Y, Z.

Введение четырех дополнительных подвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, выполненных в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, восьми дополнительных неподвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, выполненных с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на подложке так, что они образуют с дополнительными подвижными электродами емкостных преобразователей перемещений конденсаторы в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, четырех дополнительных подвижных электродов электростатических приводов, выполненных в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, девяти дополнительных неподвижных электродов электростатических приводов, выполненных с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на подложке, так, что они образуют электростатическое взаимодействие с подвижными электродами электростатических приводов в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, шестнадцати «П»-образных систем упругих балок, выполненных в виде пластин из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, и двадцати одной дополнительной опоры, выполненных из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на подложке, две инерционные массы выполнены с перфорацией, подложка и неподвижные электроды емкостных преобразователей перемещений выполнены из полупроводникового материала, позволяет измерять величины угловой скорости вдоль осей Y, расположенной в плоскости подложки, и Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки, величины линейного ускорения вдоль осей Χ, Y, Z, что позволяет использовать предлагаемое изобретение в качестве интегрального измерительного элемента величин угловой скорости и линейного ускорения.

Таким образом, по сравнению с аналогичными устройствами, предлагаемый интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр позволяет сократить площадь подложки, используемую под размещение измерительных элементов величин угловой скорости и линейных ускорений, так как для измерения величин угловой скорости по двум осям Y, расположенной в плоскости подложки, и Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки, и величин линейного ускорения вдоль осей Χ, Υ, Ζ используется только один интегральный микромеханический сенсор.

Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр, содержащий подложку с расположенными на ней двумя электродами емкостных преобразователей перемещений, две инерционные массы, упругие балки, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, опоры, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке, три неподвижных электрода электростатических приводов, выполненных с гребенчатыми структурами из полупроводникового материала и расположенных на подложке, отличающийся тем, что в него введены четыре дополнительных подвижных электрода емкостных преобразователей перемещений, выполненные в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, восемь дополнительных неподвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны и расположенные непосредственно на подложке так, что они образуют с дополнительными подвижными электродами емкостных преобразователей перемещений конденсаторы в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, четыре дополнительных подвижных электрода электростатических приводов, выполненные в виде пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с двух сторон из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, девять дополнительных неподвижных электродов электростатических приводов, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке так, что они образуют электростатическое взаимодействие с подвижными электродами электростатических приводов в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, шестнадцать «П»-образных систем упругих балок, выполненные в виде пластин из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, и двадцать одна дополнительная опора, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке, причем две инерционные массы выполнены с перфорацией, а подложка и неподвижные электроды емкостных преобразователей перемещений выполнены из полупроводникового материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и микросистемной техники. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство дополнительно введены четыре дополнительных неподвижных электрода емкостных преобразователей перемещений, выполненные в виде пластин с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на полупроводниковой подложке так, что они образуют конденсатор с подвижными электродами емкостных преобразователей перемещений в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, четыре дополнительных неподвижных электрода электростатических приводов, выполненные в виде пластин с гребенчатыми структурами с одной стороны из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на полупроводниковой подложке так, что они образуют конденсаторы с подвижными электродами емкостных преобразователей перемещений в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенки электродов, восемь дополнительных опор, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на полупроводниковой подложке, восемь дополнительных «П»-образных систем упругих балок, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, причем четыре подвижных электрода емкостных преобразователей перемещений выполнены в виде «Т»-образных пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с трех сторон, четыре неподвижных электрода емкостных преобразователей перемещений объединены в один, а инерционная масса выполнена с перфорацией.

Устройство относится к измерительной технике, а именно к датчикам угловых ускорений, принцип действия которых основан на законе электромагнитной индукции. Датчик угловых ускорений с жидкостным ротором содержит чувствительный элемент и тороидальный корпус, заполненный жидкостью.

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в МЭМС акселерометрах и гироскопах. Емкостный датчик перемещений содержит широтно-импульсный модулятор, подвижный электрод и выполненные на изоляционных обкладках неподвижные электроды, размещенные симметрично относительно подвижного электрода с одинаковыми зазорами, каждый неподвижный электрод разделен пополам, а одинаковые части, размещенные с разных сторон подвижного электрода на одинаковом расстоянии от оси качания, соединены между собой перекрестно и составляют два дифференциально включенных измерительных конденсатора, которые при равных зазорах имеют одинаковую емкость, при этом неподвижные электроды, находящиеся на одной изоляционной обкладке, разделены асимметрично относительно оси качания и перекрывают всю площадь подвижного электрода, а ответные неподвижные электроды выполнены симметрично относительно плоскости подвижного электрода.

Изобретение относится к навигационным устройствам, в частности может быть использовано для определения направления на географический север. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения направления на географический север.

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит две дифференциальные измерительные емкости, источник опорного напряжения, пару ключей зарядки измерительных емкостей, генератор тактовых импульсов, инвертор напряжения, пару ключей для съема сигнала с измерительных емкостей и фильтр нижних частот.

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в навигационно-пилотажных системах летательных аппаратов. Сущность изобретения заключается в том, что чувствительный элемент микроэлектромеханического гироскопа выполнен из монокристаллического кремния, представляющий конструкцию «рамка в рамке».

Изобретение относится к измерительной технике. Микромеханический демпфер содержит демпфирующий узел, выполненный в виде сосредоточенной массы, соединенной с помощью упругих подвесов с демпфируемым узлом, с целью получения оптимального демпфирования, при этом в устройстве выполнено следующее соотношение между параметрами: Kд1 - абсолютный коэффициент демпфирования внешнего узла (демпфируемого); Kд2 - абсолютный коэффициент демпфирования внутреннего узла внешнего узла (демпфирующего); m1 - масса внешнего узла; m2 - масса внутреннего узла; G1 - жесткость подвеса внешнего узла; G2 - жесткость подвеса внутреннего узла; χ - коэффициент механической связи между внешним и внутренним узлами.

Изобретение относится к области испытания механических систем, у которых главными деталями являются вращающиеся тела, о сопротивлениях движению которых судят по замедлению при выбеге, и может быть использовано для определения отрицательных ускорений вращающихся частей.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается линейного микроакселерометра с оптической системой. Микроакселерометр включает в себя корпус, две инерционные массы на упругих подвесах, два датчика положения, два компенсационных преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит положительный и отрицательный источники опорных напряжений, ключевую схему для переключения полярности источников опорных напряжений, генератор синхронизирующих импульсов, сумматор обратной связи, дифференциальные измерительные емкости, первый синхронный детектор.
Наверх