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公开(公告)号：CN111623761A
公开(公告)日：2020-09-04
申请号：CN201910140760.5
申请日：2019-02-27
申请人： 北京大学
IPC分类号： G01C19/5656 , G01C19/5663
摘要： 本发明涉及一种基于图形化补偿的模态匹配式微机械Z轴环形谐振陀螺，其特征在于：它包括衬底，锚点，中心轴，驱动/检测方向支撑梁，谐振环，固定电极。陀螺仪由(100)硅制造，驱动/检测方向的支撑梁各有4根，分别重合或垂直于硅的[110]和[100]方向，两两支撑梁间夹角均为45度。驱动方向的支撑梁在图形化补偿后，其等效刚度将与检测方向相等。谐振环通过支撑梁与中心轴相连。固定电极共有16个，均匀分布在谐振环外侧。固定电极和中性轴经锚点与衬底相连，衬底上有金属走线以实现与后端电路的电气连接。本发明从图形化设计的角度上进行了(100)单晶硅杨氏模量不对称的补偿，实现了模态匹配，模态匹配后的陀螺在角速度的高精度测量中可以发挥重要作用。
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公开(公告)号：CN112444240A
公开(公告)日：2021-03-05
申请号：CN201910811367.4
申请日：2019-08-30
申请人： 北京大学
IPC分类号： G01C19/5684 , G01C25/00
摘要： 本发明提供一种用于硅微环形谐振陀螺的刚性主轴的定位与激光平衡匹配算法，包括正交耦合调零、模态频率匹配，刚性主轴定位、激光平衡匹配，四个步骤。加工不完美的环形陀螺存在一个刚度较大的刚性主轴，可以利用电学方法，求解得到刚性主轴的位置，并在谐振环的内侧的相应位置通过激光修调的方法去除小质量块，改变陀螺驱动轴和检测轴刚度失配的情况。这个算法可以从根本上消除硅微环形陀螺加工后的不对称和不完美，平衡匹配后的环形谐振陀螺的正交耦合误差将被彻底抑制，陀螺将工作在驱动模态和检测模态频率相等的匹配状态，可以实现的高精度、高稳定性的角速度检测。
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公开(公告)号：CN112444239A
公开(公告)日：2021-03-05
申请号：CN201910811280.7
申请日：2019-08-30
申请人： 北京大学
IPC分类号： G01C19/5684
摘要： 本发明涉及一种可以消除杨氏模量不对称的几何补偿式(100)硅微环形谐振陀螺，它由固定电极、锚点、中心轴、支撑梁，谐振环、衬底、电极引线组成。衬底、电极引线与其余部分的制造材料分别为7740玻璃、铬/金混合物与(100)单晶硅。陀螺的支撑梁有八根且等效刚度相同并沿圆周均匀分布，每两根之间互成45度，又分别与单晶硅的[110]和[100]晶向及其反向延长线互成22.5度。陀螺的谐振环为非等宽谐振环，在不同的位置增减小质量块以完成等效刚度的补偿。固定电极共有十七个，分别为一个中心电极、两个驱动电极，两个驱动检测电极，两个力平衡电极，两个敏感检测电极，八个静电调谐电极。本发明从设计上补偿了(100)硅材料的不对称，实现了环形陀螺的模态匹配。
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公开(公告)号：CN111693037A
公开(公告)日：2020-09-22
申请号：CN201910187974.8
申请日：2019-03-13
申请人： 北京大学
IPC分类号： G01C19/5712
摘要： 本发明提供一种硅微鸟盆式谐振陀螺仪及其制备方法，陀螺仪包括顶层打孔玻璃引线盖板，中间层单晶硅结构层和底层玻璃衬底。单晶硅结构层包括中心支撑柱、鸟盆式谐振子，十六个固定的电容式电极；打孔玻璃盖板包括一个中心引线电极和十六个按圆周均匀分布的引线电极，用于引出结构层信号。玻璃衬底淀积有吸气剂，用于真空封装。制备过程中，先由深硅刻蚀确定中心支撑柱位置，然后各向同性腐蚀得到硅微鸟盆式模子，接着在模子上沉积氧化硅牺牲层和多晶硅结构层，释放牺牲层后得到硅微鸟盆式谐振子。引线盖板和玻璃衬底通过阳极键合与单晶硅基底封装在一起。本发明通过传统半导体的工艺完成了硅微鸟盆式谐振陀螺仪的制造，具有批量化、低成本等优点。
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公开(公告)号：CN111689458A
公开(公告)日：2020-09-22
申请号：CN201910187975.2
申请日：2019-03-13
申请人： 北京大学
IPC分类号： B81C1/00
摘要： 本发明提供一种高深宽高对称性高表面光滑度硅微半球曲面的制备系统及其工艺方法，其步骤为：采用热氧化的二氧化硅和低压力化学气相淀积低应力氮化硅为掩膜，通过深反应离子刻蚀开槽，使用体积比为3∶7∶1的HNA溶液(HF浓度为49％，HNO3浓度为70％，CH3COOH浓度为99.8％)，在30摄氏度恒温下，让硅片以20转每分钟的速度在溶液中进行各向同性腐蚀。腐蚀速率约为4μm/min，各向同性深度可达400μm以上，腐蚀结果的二维圆周不对称度可控制在0.5％以内，腐蚀后硅表面粗糙度小于10nm。该方法具有加工周期短，设备简单易用，加工效果好等优点，为后续制备高对称性、高表面光滑度和大深宽尺寸要求的微半球谐振子，微半球陀螺，微半球沟道，微半球透镜提供了良好的技术基础。
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