阅读说明：本技术 一种基于隧道磁阻效应的高精度双质量硅微陀螺仪装置 (High-precision double-mass silicon micro gyroscope device based on tunnel magnetoresistance effect ) 是由 杨波 李成 郭鑫 高小勇 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于隧道磁阻效应的高精度双质量硅微陀螺仪装置,该装置包括上、下两层：上层为硅敏感结构、下层为布有金属电极和隧道磁阻检测模块的玻璃基底结构。上层结构通过锚点键合在下层结构之上。其中,上层结构由两个完全相同的陀螺仪子结构、一对支撑梁以及一对锚点构成；下层结构由隧道磁阻检测模块、玻璃基底、驱动电极、驱动检测电极、正交电极、线圈输入接口、线圈输入电极、线圈输出接口、线圈输出电极、公共电极以及信号引线构成。本发明提出硅微陀螺仪使用微型线圈作为励磁机构,磁场稳定、场强可控、集成度高,同时使用差分式隧道磁阻检测结构,具有抗共模误差能力强、灵敏度高、测量精度高等优点。(The invention discloses a high-precision double-mass silicon micro gyroscope device based on a tunnel magnetoresistance effect, which comprises an upper layer and a lower layer: the upper layer is a silicon sensitive structure, and the lower layer is a glass substrate structure distributed with metal electrodes and a tunnel magnetic resistance detection module. The upper layer structure is bonded on the lower layer structure through anchor points. The upper layer structure consists of two identical gyroscope substructures, a pair of support beams and a pair of anchor points; the lower layer structure is composed of a tunnel magnetic resistance detection module, a glass substrate, a driving electrode, a driving detection electrode, an orthogonal electrode, a coil input interface, a coil input electrode, a coil output interface, a coil output electrode, a common electrode and a signal lead. The silicon micro gyroscope provided by the invention uses the micro coil as an excitation mechanism, has stable magnetic field, controllable field intensity and high integration level, and simultaneously uses a differential tunnel magnetic resistance detection structure, and has the advantages of strong common-mode error resistance, high sensitivity, high measurement precision and the like.)

一种基于隧道磁阻效应的高精度双质量硅微陀螺仪装置

技术领域

本发明涉及微机电系统(MEMS)和微惯性导航的测量仪表技术领域，具体涉及到一种基于隧道磁阻效应的高精度双质量硅微陀螺仪装置。

背景技术

硅微陀螺仪具有微型化与集成化、高可靠性、低功耗、易于数字化和智能化、动态性能好等优异性能。随着性能的不断提高，硅微陀螺仪已经取代了部分传统的陀螺仪，在消费类电子产品、汽车工业、生物医药等领域取得了广泛的应用。尽管如此，受限于电容检测的方式，传统的硅微陀螺仪的稳定性、灵敏度等重要指标很难更上一层台阶，因此硅微陀螺仪的应用仍集中于中端、低端领域。基于传统的简谐驱动方式，去探索寻求新的检测方式是提升硅微陀螺仪性能的一个重要方向。

隧道磁阻效应是指在铁磁-绝缘体薄膜-铁磁材料构成的磁隧道结（MJTs）中，其隧道磁电阻值的大小随两边铁磁材料相对磁化方向和强度变化的效应。隧道磁阻效应对磁场的变化非常敏感，***环境中微小的磁场变化就将引起磁隧道结阻值的巨大变化。如何将隧道磁阻效应用作硅微陀螺仪的一种检测方式，大幅提高陀螺仪的灵敏度，使陀螺仪的检测精度上升到一个新的台阶成为目前促进研究硅微陀螺仪发展的重要方向。

发明内容

本发明针对目前硅微陀螺仪精度不足，本发明提出了一种基于隧道磁阻效应的高精度双质量硅微陀螺仪装置；该装置由两层结构组成，上层为硅敏感结构、下层为布有金属电极和隧道磁阻检测模块的玻璃基底结构；

所述上层结构包括相互对称设置的第一质量块模块和第二质量块模块；对称设置的第一驱动梳齿模块和第二驱动梳齿模块；对称设置的第一驱动检测梳齿模块和第二驱动检测梳齿模块；以及对称设置的第一支撑梁模块和第二支撑梁模块；

第一驱动梳齿模块与第一质量块模块左侧相连，第一驱动检测梳齿模块与第一质量块模块右侧相连，第二驱动梳齿模块与第二质量块模块右侧相连，第二驱动检测梳齿模块与第二质量块模块左侧相连，第一支撑梁模块和第二支撑梁模块分别位于上层结构中前后侧面的中心位置，并用于支撑并耦合第一质量模板和第二质量块模块；

所述下层结构包括玻璃基底、两对隧道磁阻检测模块、若干信号引线及金属电极，其中两对隧道磁阻检测模块分别包括第一隧道磁阻检测模块和第三隧道磁阻检测模块；第二隧道磁阻检测模块和第四隧道磁阻检测模块；

其中第一、二、三、四隧道磁阻检测模块由第一、二、三、四隧道磁阻传感器和第一、二、三、四、五、六、七、八输出电极构成；

其中第一、二、三、四隧道磁阻传感器均由六层薄膜构成：从上到下依次为顶层、自由层、隧道势垒层、铁磁层、反铁磁层和底层；

第一、三隧道磁阻检测模块位于第一质量块模块的正下方，通过其内部自由层和铁磁层的两个相对磁化方向的改变来检测并输出第一质量块模块因哥氏加速度而引起的振动位移；

第二、四隧道磁阻检测模块位于第二质量块模块的正下方，用于检测并输出第二质量块模块因哥氏加速度而引起的振动位移；

第一、二驱动梳齿模块、第一、二质量块模块、第一、二驱动检测梳齿模块、第一、二隧道磁阻检测模块、第三、四隧道磁阻检测模块分别左右对称分布于中垂线两侧；第一驱动梳齿模块与第一驱动检测梳齿模块分别位于第一质量块模块的左、右两侧；

第二驱动梳齿模块与第二驱动检测梳齿模块分别位于第二质量块模块的右、左两侧；

第一、三隧道磁阻检测模块位于第一质量块模块的正下方，且第一、三隧道磁阻检测模块与第一质量块模块同时关于直线AB对称，第二、四隧道磁阻检测模块位于第二质量块模块的正下方，且第二、四隧道磁阻检测模块与第二质量块模块同时关于直线CD对称；

第一、二输出电极关于直线AB左右对称分布于第一隧道磁阻传感器的左右两侧；第三、四输出电极关于直线CD左右对称分布于第二隧道磁阻传感器的左右两侧；第五、六输出电极关于直线AB左右对称分布于第三隧道磁阻传感器的左右两侧；第七、八输出电极关于直线CD左右对称分布于第四隧道磁阻传感器的左右两侧；第一、二支撑梁模块分别位于前后侧面的中心位置，且关于中垂线左右对称。

本发明的进一步改进在于：所述上层硅敏感结构中第一、二驱动梳齿模块由第一、二驱动梳齿以及第一、二、三、四正交梳齿组成；

第一质量块模块由第一质量块、第一质量块外框、第一励磁线圈、

第一铁芯、第一、二、三、四锚点、第一、二、三、四摆动抑制梁、第一、二、三、四驱动解耦梁、第一、二、三、四检测连接梁组成；

第二质量块模块由第二质量块、第二质量块外框、第二励磁线圈、第二铁芯、第五、六、七、八锚点、第五、六、七、八摆动抑制梁、第五、六、七、八驱动解耦梁、第五、六、七、八检测连接梁组成；

第一驱动检测梳齿模块由第一驱动检测梳齿以及第一、二正交梳齿组成；

第二驱动检测梳齿模块由第一驱动检测梳齿以及第三、四正交梳齿组成；

其中第一、二支撑梁模块由第一、二支撑梁和第七、八锚点组成；

第一驱动梳齿模块、第一质量块模块以及第一驱动检测梳齿模块构成了第一陀螺仪子结构；

第二驱动梳齿模块、第二质量块模块以及第二驱动检测梳齿模块构成了第二陀螺仪子结构；

上层硅敏感结构通过第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十锚点键合在下层玻璃基底结构之上；

第一、二支撑梁连接第一、二陀螺仪子结构与第九、十锚点起支撑和耦合的作用；第二驱动梳齿用于给第二陀螺仪子结构提供简谐驱动力，第二驱动检测梳齿用于检测第二质量块外框的检测振动，以实现第二陀螺仪子结构的闭环驱动。

本发明的进一步改进在于：第一、二质量块在Y轴检测方向的反相振动将会带来第一、二励磁线圈和第一、二铁芯的反相振动，从而产生反相变化的动磁场；

第一、二、三、四摆动抑制梁用于抑制第一质量块外框的Z轴垂直方向摆动，第五、六、七、八摆动抑制梁用于抑制第二质量块外框的Z轴垂直方向摆动；

第一、二、三、四正交校正梳齿用于给第一陀螺仪子结构提供正交力，第五、六、七、八正交校正梳齿用于给第二陀螺仪子结构提供正交力。

本发明的进一步改进在于：所述第一、二支撑梁模块分别位于硅敏感结构的正上、正下方，第一、二支撑梁的左端分别连至第一质量块外框的上边、下边的中点，右端分别连接至第二质量块外框的上边、下边的中点，中端分别固定至第九、十锚点，第九、十锚点分别位于第一、二陀螺仪子结构垂直方向对称轴的正上、正下方；

第一驱动梳齿模块和第一驱动梳齿模块分别位于第一质量块模块的正左、正右方，第一驱动梳齿位于第一质量块外框的左边中点处，第一驱动检测梳齿位于第一质量块外框的右边中点处；第二驱动梳齿模块和第二驱动梳齿模块分别位于第一质量块模块的正左、正右方，第二驱动梳齿位于第二质量块外框的右边中点处，第二驱动检测梳齿位于第二质量块外框的左边中点处；

第一、二、三、四正交校正梳齿分别位于第一质量块外框的左上、左下、右下及右上方，第五、六、七、八正交校正梳齿分别位于第二质量块外框的右上、右下、左下及左上方；第一、二、三、四摆动抑制梁分别位于第一质量块外框内的左上、左下、右下及右上角，第五、六、七、八摆动抑制梁分别位于第二质量块外框内的右上、右下、左下及左上角；

第一、二质量块分别位于第一、二质量块外框内的中心位置；第一、四锚点分别位于第一质量块上边的左上、右上方，第二、三锚点分别位于第一质量块下边的左下、右下方，第五、八锚点分别位于第二质量块上边的右上、左上方；

第六、七锚点分别位于第二质量块下边的右下、左下方；第一、二驱动解耦梁分别位于第一质量块上边的左上、右上方，且位于第一、四的下方，第三、四驱动解耦梁分别位于第一质量块下边的左下、右下方，且位于第二、三锚点的上方，第五、六驱动解耦梁分别位于第一质量块上边的右上、左上方，第七、八驱动解耦梁分别位于第一质量块下边的右下、左下方，且位于第六、七锚点的上方；第一、二检测连接梁分别位于第一质量块左边的左上、左下方，第三、四检测连接梁分别位于第一质量块右边的右下、右上方，第五、六检测连接梁分别位于第二质量块右边的右上、右下方，第七、八检测连接梁分别位于第二质量块左边的左下、左上方；

其中所有解耦梁与连接梁均采用“U”型梁；第一、二铁芯均呈矩形，第一铁芯位于第一质量块的中心位置，第二铁芯位于第二质量块的中心位置；第一、二励磁线圈均呈直角环绕，第一励磁线圈位于第一铁芯***，第二励磁线圈位于第二铁芯***。

本发明的进一步改进在于：所述下层玻璃基底结构正面金属电极包括第一、二驱动电极、第一、二驱动检测电极、第一、二、三、四、五、六、七、八正交电极、第一、二线圈输入接口、第一、二线圈输入电极、第一、二线圈输出接口、第一、二对线圈输出电极、第一、二、三、四公共电极；第一、二驱动电极，分别与第一、二驱动梳齿相连，用于给第一、二陀螺仪子结构输入简谐驱动信号；第一、二驱动检测电极，分别与第一、二驱动检测梳齿相连，用于输出第一、二陀螺仪子结构的驱动检测信号；第一、二、三、四正交电极，分别于第一、二、三、四正交校正梳齿相连，用于给第一陀螺仪子结构输入正交校正信号，第五、六、七、八正交电极，分别于第五、六、七、八正交校正梳齿相连，用于给第二陀螺仪子结构输入正交校正信号；第一、二励磁线圈输入电极分别与第一、二励磁线圈输入接口相连，用于给第一、二励磁线圈提供输入信号；第一、二线圈输出电极分别与第一、二线圈输出接口相连，用于输出第一、二励磁线圈的输出信号；第一、二公共电极分别与锚第一、二锚点和第七、八锚点相连，用于给第一陀螺仪子结构输入载波信号，第三、四公共电极分别与第五、六锚点和第七、八锚点相连，用于给第二陀螺仪子结构输入载波信号。

本发明的进一步改进在于：所述第一驱动电极位于第一驱动梳齿的正左方，第二驱动电极位于第二驱动梳齿的正右方；第一驱动检测电极位于第一驱动检测梳齿的左上方，且位于第一质量块的右上方，第二驱动检测电极位于第二驱动检测梳齿的右下方，且位于第二质量块的左下方；第一、二正交电极分别位于第一、二正交校正梳齿的左上、左下方，第三、四正交电极位于第三、四正交校正梳齿的正下、正上方，第五、六正交电极分别位于第五、六正交校正梳齿的右上、右下方，第七、八正交电极分别位于第七、八正交校正梳齿的左下、左上方；第一、二励磁线圈输入接口分别位于第一、二铁芯的正上方，第一、二励磁线圈输出接口分别位于第一、二铁芯的正下方；第一、二励磁线圈输入电极分别位于第一、二励磁线圈输入接口的正上方，第一、二励磁线圈输出电极分别位于第一、二励磁线圈输出接口的正下方；第一、二公共电极分别位于第二、四锚点的右下、左上方，第三、四公共电极分别位于第六、八锚点的左下、右上方。

本发明的进一步改进在于：所述下层玻璃基底结构正面布置的第一、三隧道磁阻检测模块，用来检测第一质量块沿Y检测方向的振动而带来的磁场变化，当第一质量块沿Y检测方向的振动时，第一、三隧道磁阻传感器周围的磁场强度反向变化，因此其输出值反向偏离初始值，从而实现了差分检测；对称布置的第二、四隧道磁阻检测模块用来检测第二质量块沿检Y测方向的振动而带来的磁场变化，当第二质量块沿Y检测方向的振动时，第二、四隧道磁阻传感器周围的磁场强度反向变化，因此其输出值反向偏离初始值，从而实现了差分检测；第一、二输出电极与第一隧道传感器用来输出第一隧道传感器的输出值，第三、四输出电极与第二隧道传感器用来输出第二隧道磁阻传感器的输出值，第五、六输出电极与第三隧道传感器用来输出第三隧道磁阻传感器的输出值，第七、八输出电极用来输出第四隧道磁阻传感器的输出值。

本发明的进一步改进在于：第一、三隧道磁阻传感器呈矩形且关于水平中线对称，且两者均位于第一质量块的正下方，第二、四隧道磁阻传感器呈矩形关于水平中线对称，且两者位于第二质量块的正下方；第一、二隧道磁阻传感器关于垂直中线对称，第三、四隧道磁阻传感器关于垂直中线对称；第一、二、三、四隧道磁阻传感器的内部呈“S”型布置；第一、二输出电极呈矩形，与第一隧道磁阻传感器两个输出端口相连，并左右对称布置于第一隧道磁阻传感器的左右两侧，第三、四输出电极呈矩形；第三、四输出电极与第二隧道磁阻传感器两个输出端口相连，并左右对称布置于第二隧道磁阻传感器的左右两侧，第五、六输出电极呈矩形；第五、六输出电极与第三隧道磁阻传感器两个输出端口相连，并左右对称布置于第三隧道磁阻传感器左右两侧，第七、八输出电极呈矩形；第七、八输出电极与第四隧道磁阻传感器两个输出端口相连，并左右对称布置于第四隧道磁阻传感器左右两侧。

有益效果：

（1）本发明将励磁机构即将励磁线圈和铁芯集成在陀螺仪质量块之上，相对于在质量块表面放置永磁体，器件体积得到缩小，集成度得到极大提高；励磁线圈和铁芯生成的磁场稳定，避免了永磁体磁退化的问题，同时场强可控，可通过励磁线圈的电流进行调节。

（2）本发明使用双质量音叉式敏感结构，两个陀螺仪子结构作反相同频振动，形成差分结构；同时每个陀螺仪子结构设置两个上下对称布置的隧道磁阻传感器，这也构成了差分结构，双差分结构能够有效抑制外界环境引起的共模误差，提高装置的可靠性。

（3）本发明通过质量块的振动来带动励磁机构的振动，从而带来隧道磁阻传感器周围的磁场强度改变，得益于隧道电流对磁场变化的高灵敏度，隧道磁阻式硅微陀螺仪相比于传统的电容检测式硅微陀螺仪具有更高的灵敏度；同时隧道磁阻式硅微陀螺仪的输出信号更易处理，避免了电容式陀螺仪输出信号受寄生电容等因素影响的问题，提高了测量的准确性。

附图说明：

图1为本发明的整体正向剖视图

图2为本发明的上层结构俯视图

图3为本发明的下层电极分布示意图

图4为本发明的下层隧道磁阻检测模块示意图。

具体实施方式

为进一步理解本发明，下面结合附图对本发明做进一步解释。

如图1所示，一种基于隧道磁阻效应的高精度双质量硅微陀螺仪装置，该装置由两层结构组成，上层为硅敏感结构、下层为布有金属电极和隧道磁阻检测模块的玻璃基底结构。

所述上层结构包括相互对称设置的第一质量块模块1a和第二质量块模块1b;对称设置的第一驱动梳齿模块2a和第二驱动梳齿模块2b；对称设置的第一驱动检测梳齿模块3a和第二驱动检测梳齿模块3b；以及对称设置的第一支撑梁模块23a和第二支撑梁模块23b；

第一驱动梳齿模块2a与第一质量块模块1a左侧相连，第一驱动检测梳齿模块3a与第一质量块模块1a右侧相连，第二驱动梳齿模块2b与第二质量块模块1b右侧相连，第二驱动检测梳齿模块3b与第二质量块模块1b左侧相连，第一支撑梁模块23a和第二支撑梁模块23b分别位于上层结构中前后侧面的中心位置，并用于支撑并耦合第一质量模板1a和第二质量块模块1b；

所述下层结构包括玻璃基底9、两对隧道磁阻检测模块、若干信号引线及金属电极，其中两对隧道磁阻检测模块分别包括第一隧道磁阻检测模块4a1和第三隧道磁阻检测模块4a2；第二隧道磁阻检测模块4b1和第四隧道磁阻检测模块4b2；

其中第一、二、三、四隧道磁阻检测模块4a1、4b1、4a2、4b2由第一、二、三、四一隧道磁阻传感器5a1、5b1、5a2、5b2和第一、二、三、四、五、六、七、八输出电极6a1、6a2、6b1、6b2、6a3、6a4、6b3、6b4构成；

其中第一、二、三、四隧道磁阻传感器5a1、5b1、5a2、5b2均由六层薄膜构成：从上到下依次为顶层7a、自由层7b、隧道势垒层7c、铁磁层7d、反铁磁层7e和底层7f；

第一、三隧道磁阻检测模块4a1、4a2位于第一质量块模块1a的正下方，通过其内部自由层7b和铁磁层7d的相对磁化方向8a，8b的改变来检测并输出第一质量块模块1a因哥氏加速度而引起的振动位移；

第二、四隧道磁阻检测模块4b1、4b2位于第二质量块模块1b的正下方，用于检测并输出第一质量块模块1b因哥氏加速度而引起的振动位移。

第一、二驱动梳齿模块2a、2b、第一、二质量块模块1a、1b、第一、二驱动检测梳齿模块3a、3b、第一、二隧道磁阻检测模块4a1，4b1、第三、四隧道磁阻检测模块4a2、4b2分别左右对称分布于中垂线两侧；第一驱动梳齿模块2a与第一驱动检测梳齿模块3a分别位于第一质量块模块1a的左、右两侧；

第二驱动梳齿模块2b与第二驱动检测梳齿模块3b分别位于第二质量块模块1b的右、左两侧；

第一、三隧道磁阻检测模块4a1、4a2位于第一质量块模块1a的正下方，且第一、三隧道磁阻检测模块4a1、4a2与第一质量块模块1a同时关于直线AB对称，第二、四隧道磁阻检测模块4b1、4b2位于第二质量块模块1b的正下方，且第二、四隧道磁阻检测模块4b1，4b2与第二质量块模块1b同时关于直线CD对称；

第一、二输出电极6a1、6a2关于直线AB左右对称分布于第一隧道磁阻传感器5a1的左右两侧，第三、四输出电极6b1、6b2关于直线CD左右对称分布于第二隧道磁阻传感器5b1的左右两侧，第五、六输出电极6a3、6a4关于直线AB左右对称分布于第三隧道磁阻传感器5a2的左右两侧，第七、八输出电极6b3、6b4关于直线CD左右对称分布于第四隧道磁阻传感器5b2的左右两侧；第一、二支撑梁模块23a、23b分别位于前后侧面的中心位置，且关于中垂线左右对称。

如图2所示，所述上层硅敏感结构中第一、二驱动梳齿模块2a，2b由第一、二驱动梳齿22a1、22b1以及第一、二、三、四正交梳齿11a1、11a2、11b1、11b2组成；

第一质量块模块1a由第一质量块17a、第一质量块外框12a、第一励磁线圈18a、第一铁芯19a、第一、二、三、四锚点13a1、13a2、13a3、13a4；第一、二、三、四摆动抑制梁16a1、16a2、16a3、16a4、第一、二、三、四驱动解耦梁14a1、14a2、14a3、14a4；第一、二、三、四检测连接梁15a1、15a2、15a3、15a4组成；

第二质量块模块1b由第二质量块17b、第二质量块外框12b、第二励磁线圈18b、第二铁芯19b、第五、六、七、八锚点13b1、13b2、13b3、13b4、第五、六、七、八摆动抑制梁16b1、16b2、16b3、16b4；第五、六、七、八驱动解耦梁14b1、14b2、14b3、14b4；第五、六、七、八检测连接梁15b1、15b2、15b3、15b4组成；

第一驱动检测梳齿模块3a由第一驱动检测梳齿22a2以及第一、二正交梳齿11a3、11a4组成；

第二驱动检测梳齿模块3b分别由第一驱动检测梳齿22b2以及第三、四正交梳齿组成11b3、11b4；

其中第一、二支撑梁模块23a、23b由第一、二支撑梁21a、21b和第七、八锚点20a、20b组成；第一驱动梳齿模块2a、第一质量块模块1a以及第一驱动检测梳齿模块3a构成了第一陀螺仪子结构10a，

第二驱动梳齿模块2b、第二质量块模块1b以及第二驱动检测梳齿模块3b构成了第二陀螺仪子结构10b。

上层硅敏感结构通过第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十锚点13a1、13a2、13a3、13a4、13b1、13b2、13b3、13b4、20a、20b键合在下层玻璃基底结构之上；

第一、二支撑梁21a、21b连接第一、二陀螺仪子结构10a、10b与第九、十锚点20a、20b起支撑和耦合的作用；第一驱动梳齿22a1用于给第一陀螺仪子结构22b1提供简谐驱动力，第一驱动检测梳齿22a2用于检测第一质量块外框12a的简谐振动，以实现第一陀螺仪子结构10a的闭环驱动；

第二驱动梳齿22b1用于给第二陀螺仪子结构10b提供简谐驱动力，第二驱动检测梳齿22b2用于检测第二质量块外框12b的检测振动，以实现第二陀螺仪子结构10b的闭环驱动；

由于第一、二、三、四、五、六、七、八驱动解耦梁14a1、14a2，14a3、14a4、14b1、14b2、14b3、14b4在X轴驱动方向刚度较大，因此第一、二质量块17a、17b将在X轴驱动方向保持静止；当陀螺仪受到垂直于陀螺仪表面Z轴的角速度作用时，会在Y轴检测方向产生哥氏力，从而将X轴驱动方向简谐振动耦合至Y轴检测方向，由于第一、二、三、四、五、六、七、八检测连接梁15a1、15a2、15a3、15a4、15b1，、15b2、15b3、15b4在Y轴检测方向刚度较大，而第一、二、三、四、五、六、七、八驱动解耦梁14a1、14a2、14a3、14a4、14b1、14b2、14b3、14b4在Y轴检测方向刚度较小，因此第一、二质量块外框12a、12b将会分别带动第一、二质量块17a、17b在Y轴检测方向作同频反相简谐振动；

第一、二质量块17a、17b在Y轴检测方向的反相振动将会带来第一、二励磁线圈18a、18b和第一、二铁芯19a、19b的反相振动，从而产生反相变化的动磁场，通过检测磁场变化便可差分检测出质量块的振动幅值，进一步实现待测角速度的差分检测；

第一、二、三、四摆动抑制梁16a1、16a2、16a3、16a4用于抑制第一质量块外框12a的Z轴垂直方向摆动，第五、六、七、八摆动抑制梁16b1、16b2、16b3、16b4用于抑制第二质量块外框12b的Z轴垂直方向摆动 ，以增加驱动的稳定性；

第一、二、三、四正交校正梳齿11a1、11a2、11a3、11a4用于给第一陀螺仪子结构10a提供正交力，第五、六、七、八正交校正梳齿11b1、11b2、11b3、11b4用于给第二陀螺仪子结构10b提供正交力，以实现Y轴检测方向上的正交校正。

所述第一、二支撑梁模块23a、23b分别位于硅敏感结构的正上、正下方，第一、二支撑梁21a、21b的左端分别连至第一质量块外框12a的上边、下边的中点，右端分别连接至第二质量块外框12b的上边、下边的中点，中端分别固定至第九、十锚点20a、20b，第九、十锚点20a、20b分别位于第一、二陀螺仪子结构10a、10b垂直方向对称轴的正上、正下方；

第一驱动梳齿模块2a和第一驱动梳齿模块3a分别位于第一质量块模块1a的正左、正右方，第一驱动梳齿22a1位于第一质量块外框12a的左边中点处，第一驱动检测梳齿22a2位于第一质量块外框12a的右边中点处；第二驱动梳齿模块2b和第二驱动梳齿模块3b分别位于第一质量块模块1a的正左、正右方，第二驱动梳齿22b1位于第二质量块外框12b的右边中点处，第二驱动检测梳齿22b2位于第二质量块外框12b的左边中点处；

第一、二、三、四正交校正梳齿11a1、11a2、11a3、11a4分别位于第一质量块外框12a的左上、左下、右下及右上方，第五、六、七、八正交校正梳齿11b1、11b2、11b3、11b4分别位于第二质量块外框12b的右上、右下、左下及左上方；第一、二、三、四摆动抑制梁16a1、16a2、16a3、16a4分别位于第一质量块外框12a内的左上、左下、右下及右上角，第五、六、七、八摆动抑制梁16b1、16b2、16b3、16b4分别位于第二质量块外框12b内的右上、右下、左下及左上角；

第一、二质量块17a、17b分别位于第一、二质量块外框12a、12b内的中心位置；第一、四13a1、13a4分别位于第一质量块17a上边的左上、右上方，第二、三锚点13a2、13a3分别位于第一质量块17a下边的左下、右下方，第五、八锚点13b1、 13b4分别位于第二质量块17b上边的右上、左上方；

第六、七锚点13b2、13b3分别位于第二质量块17b下边的右下、左下方；第一、二驱动解耦梁14a1、14a2分别位于第一质量块17a上边的左上、右上方，且位于第一、四13a1、13a4的下方，第三、四驱动解耦梁14a3、14a4分别位于第一质量块17a下边的左下、右下方，且位于第二、三锚点13a2、13a3的上方，第五、六驱动解耦梁14b1、14b2分别位于第一质量块17a上边的右上、左上方，第七、八驱动解耦梁14b3、14b4分别位于第一质量块17a下边的右下、左下方，且位于第六、七锚点13b2、13b3的上方；第一、二检测连接梁15a1、15a2分别位于第一质量块17a左边的左上、左上方，第三、四检测连接梁15a3、15a4分别位于第一质量块17a右边的右下、右上方，第五、六检测连接梁15b1、15b2分别位于第二质量块17b右边的右上、右下方，第七、八检测连接梁15b3、15b4分别位于第二质量块17b左边的左下、左上方；

其中所有解耦梁与连接梁均采用“U”型梁；第一、二铁芯19a，19b均呈矩形，第一铁芯19a位于第一质量块17a的中心位置，第二铁芯19b位于第二质量块17b的中心位置；第一、二励磁线圈18a，18b均呈直角环绕，第一励磁线圈18a位于第一铁芯19a***，第二励磁线圈18b位于第二铁芯19b***。

如图3所示：所述下层玻璃基底结构正面金属电极包括第一、二驱动电极29a，29b、第一、二驱动检测电极24a、24b、第一、二、三、四、五、六、七、八正交电极28a1、28a2、28a3、28a4、28b1，28b2、28b3、28b4、第一、二线圈输入接口26a1、26b1；第一、二线圈输入电极27a1、27b1；第一、二线圈输出接口26a2、26b2；第一、二对线圈输出电极27a2、27b2；第一、二、三、四公共电极25a1、25a2、25b1、25b2；第一、二驱动电极29a、29b分别与第一、二驱动梳齿22a1、22b1相连，用于给第一、二陀螺仪子结构10a、10b输入简谐驱动信号；第一、二驱动检测电极24a、24b，分别与第一、二驱动检测梳齿22a2、22b2相连，用于输出第一、二陀螺仪子结构10a、10b的驱动检测信号；第一、二、三、四正交电极28a1、28a2、28a3、28a4分别于第一、二、三、四正交校正梳齿11a1、11a2、11a3、11a4相连，用于给第一陀螺仪子结构10a输入正交校正信号，第五、六、七、八正交电极28b1、28b2、28b3、28b4，分别于第五、六、七、八正交校正梳齿11b1、11b2、11b3、11b4相连，用于给第二陀螺仪子结构10b输入正交校正信号；第一、二励磁线圈输入电极27a1、27b1分别与第一、二励磁线圈输入接口26a1、26b1相连，用于给第一、二励磁线圈18a，18b提供输入信号；第一、二线圈输出电极27a2、27b2分别与第一、二线圈输出接口26a2、26b2相连，用于输出第一、二励磁线圈18a、18b的输出信号；第一、二公共电极25a1、25a2分别与锚第一、二锚点13a1、13a2和第七、八锚点13a3、13a4相连，用于给第一陀螺仪子结构10a输入载波信号，第三、四公共电极25b1、25b2分别与第五、六锚点13b1、13b2和第七、八锚点13b3、13b4相连，用于给第二陀螺仪子结构10a输入载波信号。

进一步从图3所示，第一驱动电极29a位于第一驱动梳齿22a1的正左方，第二驱动电极29b位于第二驱动梳齿22b1的正右方；第一驱动检测电极24a位于第一驱动检测梳齿22a2的左上方，且位于第一质量块17a的右上方，第二驱动检测电极24b位于第二驱动检测梳齿22b2的右下方，且位于第二质量块17b的左下方；第一、二正交电极28a1、28a2分别位于第一、二正交校正梳齿11a1、11a2的左上、左下方，第三、四正交电极28a3、28a4位于第三、四正交校正梳齿11a3、11a4的正下、正上方，第五、六正交电极28b1、28b2分别位于第五、六正交校正梳齿11b1、11b2的右上、右下方，第七、八正交电极28b3、28b4分别位于第七、八正交校正梳齿11b3、11b4的左下、左上方；第一、二励磁线圈输入接口26a1、26b1分别位于第一、二铁芯19a、19b的正上方，第一、二励磁线圈输出接口26a2、26b2分别位于第一、二铁芯19a、19b的正下方；第一、二励磁线圈输入电极27a1，27b1分别位于第一、二励磁线圈输入接口26a1、26b1的正上方，第一、二励磁线圈输出电极27a2、27b2分别位于第一、二励磁线圈输出接口26a2、26b2的正下方；第一、二公共电极25a1，25a2分别位于第二、四锚点13a2、13a4的右下、左上方，第三、四公共电极25b1、25b2分别位于第六、八锚点13b2、13b4的左下、右上方。

如图4所示：述下层玻璃基底结构正面布置的第一、三隧道磁阻检测模块4a1、4a2，用来检测第一质量块17a沿Y检测方向的振动而带来的磁场变化，当第一质量块17a沿Y检测方向的振动时，第一、三隧道磁阻传感器5a1、5a2周围的磁场强度反向变化，因此其输出值反向偏离初始值，从而实现了差分检测；对称布置的第二、四隧道磁阻检测模块4b1、4b2用来检测第二质量块17b沿检Y测方向的振动而带来的磁场变化，当第二质量块17b沿Y检测方向的振动时，第二、四隧道磁阻传感器5b1、5b2周围的磁场强度反向变化，因此其输出值反向偏离初始值，从而实现了差分检测；第一、二输出电极6a1、6a2与第一隧道传感器5a1用来输出第一隧道传感器5a1的输出值，第三、四输出电极6b1、6b2与第二隧道传感器5b1用来输出第二隧道磁阻传感器5b1的输出值，第五、六输出电极6a3、6a4与第三隧道传感器5a2用来输出第三隧道磁阻传感器5a2的输出值，第七、八输出电极6b3、6b4用来输出第四隧道磁阻传感器5b2的输出值。

进一步从下层隧道磁阻检测模块示意图，第一、三隧道磁阻传感器5a1、5a2呈矩形且关于水平中线对称，且两者均位于第一质量块17a的正下方，第二、四隧道磁阻传感器呈矩形5b1、5b2关于水平中线对称，且两者位于第二质量块17b的正下方；第一、二隧道磁阻传感器5a1、5b1关于垂直中线对称，第三、四隧道磁阻传感器5a2、5b2关于垂直中线对称；第一、二、三、四隧道磁阻传感器5a1、5b1、5a2、5b2的内部呈“S”型布置；第一、二输出电极呈矩形6a1、6a2，与第一隧道磁阻传感器5a1两个输出端口相连，并左右对称布置于第一隧道磁阻传感器5a1的左右两侧，第三、四输出电极6b1、6b2呈矩形；第三、四输出电极6b1、6b2与第二隧道磁阻传感器5b1两个输出端口相连，并左右对称布置于第二隧道磁阻传感器5b1的左右两侧，第五、六输出电极6a3、6a4呈矩形；第五、六输出电极6a3、6a4与第三隧道磁阻传感器5a2两个输出端口相连，并左右对称布置于第三隧道磁阻传感器5a2左右两侧，第七、八输出电极6b3、6b4呈矩形；第七、八输出电极6b3、6b4与第四隧道磁阻传感器5b2两个输出端口相连，并左右对称布置于第四隧道磁阻传感器5b2左右两侧。

本实施例将励磁机构即将励磁线圈和铁芯集成在陀螺仪质量块之上，相对于在质量块表面放置永磁体，器件体积得到缩小，集成度得到极大提高；励磁线圈和铁芯生成的磁场稳定，避免了永磁体磁退化的问题，同时场强可控，可通过励磁线圈的电流进行调节；同时每个陀螺仪子结构设置两个上下对称布置的隧道磁阻传感器，这也构成了差分结构，双差分结构能够有效抑制外界环境引起的共模误差，提高装置的可靠性。