具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图16描述本发明的微机械石英音叉陀螺。

本发明实施例提供了一种微机械石英音叉陀螺，包括外框结构，音叉结构，以及驱动电极。具体来说，音叉结构呈H型且嵌置在外框结构中，包括驱动叉指3，驱动叉指3为两条。如图13和图14所示，驱动叉指3具有一对相对的第一相对面15和一对相对的第二相对面16。驱动电极一般为金电极，围绕驱动叉指3的周向设置。如图2所示，驱动电极包括一对第一驱动电极10和一对第二驱动电极11，第一驱动电极10和第二驱动电极11的极性相反。一对第一驱动电极10分别与一对第一相对面15相对应，一对第二驱动电极11分别与一对第二相对面16相对应。其中，第一驱动电极10和第二驱动电极11中的至少一者设置在外框结构的与驱动叉指3相对的面上。如此设置，通过在外框结构上制备电极，来减少驱动叉指上的电极设置，以减小驱动叉指上的负载，从而降低了负载带来的性能损耗，提高了微陀螺的精度以及可靠性。

本发明实施例中，参照图1和图2，外框结构具有一对相对的第三相对面17。如图11所示，一对第三相对面17分别与一对第二相对面16相对应。如图2所示，一对第一驱动电极10分别设置在一对第一相对面15上，即在驱动叉指3表面制备电极。一对第二驱动电极11分别设置在一对第三相对面17上，即在外框结构的与驱动叉指3相对的面上制备电极，以形成音叉侧面电极空间电场。这样设置，减少了在驱动叉指3上的电极数量，减轻了驱动叉指3上的负载，减小了负载带来的精度损耗。

本发明实施例中，参照图3至图7，外框结构包括外框1、第一盖板6和第二盖板7。第一盖板6和第二盖板7分别设置在外框1的两侧，并且均与外框1固定连接。其中，音叉结构嵌置在外框1中。如图7所示，第一盖板6和第二盖板7分别具有与一对第一相对面15相对应的第四相对面18。一对第一驱动电极10分别设置在一对第四相对面18上，即在第一盖板6和第二盖板7的与驱动叉指3相对的面上制备电极，以形成音叉正面电极空间电场。一对第二驱动电极11分别设置在一对第二相对面16上，即在驱动叉指3侧面制备电极。这样设计，也相应减少了驱动叉指3上的负载，降低了陀螺的负载损耗，提高了陀螺的精度。

本发明实施例中，参照图8至图10，外框结构包括外框1、第一盖板6和第二盖板7。第一盖板6和第二盖板7分别设置在外框1的两侧，并且均与外框1固定连接。其中，音叉结构嵌置在外框1中。如图10所示，外框1具有一对相对的第三相对面17，一对第三相对面17分别与一对第二相对面16相对应。第一盖板6和第二盖板7分别具有与一对第一相对面15相对应的第四相对面18。一对第一驱动电极10分别设置在一对第四相对面18上，即在第一盖板6和第二盖板7的与驱动叉指3相对的面上制备电极，以形成音叉正面电极空间电场。一对第二驱动电极11分别置在一对第三相对面17上，即在外框1的与驱动叉指3相对的面上制备电极，以形成音叉侧面电极空间电场。

如此设置，驱动叉指3上无电极负载，在第一盖板6、第二盖板7以及外框1的与驱动叉指3相对的面上制备金电极，实现对陀螺的无负载驱动，以消除负载带来的性能损耗，提高微陀螺的精度以及可靠性。此外，驱动叉指3上无电极负载，消除了金属电极与石英材料之间的物理扩散而导致石英材料出现扩散改性、压电变硬以及电极层与叉指之间的热应力等问题。

本发明实施例中，参考图5和图6，可在第一盖板6和第二盖板7的表面设置凹槽8，用于布置第一驱动电极10，便于电极的固定安装。其中，凹槽8的形状与驱动叉指3的形状相一致，有利于更好地驱动音叉。并且凹槽8的宽度大于驱动叉指3的宽度，这样可以兼容驱动叉指3的振动位移，确保叉指振动到最大位移时，凹槽8中的电极仍能有效驱动。需要说明的是，以如图3所示的微机械石英音叉陀螺的摆放位置来说，图中左右方向为驱动叉指3和凹槽8的宽度方向；相应地，如图5和图6所示，图中左右方向为凹槽8的宽度方向。

进一步地，第一盖板6和第二盖板7均设有用于对准驱动叉指3的第一定位标记9，外框1设有与第一定位标记9相对应的第二定位标记13。这样安装时，便于准确地将第一盖板6和第二盖板7与驱动叉指3对准。

本发明实施例中，外框1设有用于填充导电介质的通孔12，通孔12沿外框1的厚度方向贯通设置。这样可在通孔12中灌注导电银胶，从而导通第一盖板6和第二盖板7上的第一驱动电极10。如图5和图6所示，第一盖板6和第二盖板7的左右两侧设有凹陷部，能够暴露出通孔12的位置，凹陷部的侧壁表面蒸镀电极，方便实现电连接。

需要说明的是，第四相对面18与第一相对面15之间的间隙为S1，其中，5μm≤S1≤50μm。第三相对面17与第二相对面16之间的间隙为S2，其中，5μm≤S2≤100μm。这样设置，可以保证驱动电极通电后形成电场，能够可靠地驱动音叉振动。

本发明实施例中，微机械石英音叉陀螺还包括检测电极14，检测电极14一般为金电极。音叉结构还包括检测叉指4、耦合梁5和一对减薄梁2。具体来说，如图1所示，耦合梁5沿竖直方向延伸，其上端与驱动叉指3相连接、下端与检测叉指4相连接。两个减薄梁2关于陀螺结构的中心轴对称设置在耦合梁5的两侧，减薄梁2的一端与外框结构相连接、另一端与耦合梁5相连接。减薄梁2的厚度小于耦合梁5的厚度，可减小阻力，有利于耦合梁5传递振动。如图16所示，检测叉指4为两条，其具有一对相对的第五相对面19，一对第五相对面19均设有检测电极14，信号引出通过在减薄梁2上设置走线，最后在外框锚点处通过导电银胶与基座接线点实现电连接，以实现陀螺的电连接及电信号引出。需要说明的是，以如图1所示的微机械石英音叉陀螺的摆放位置来说，图中上下方向即为竖直方向、上下方位，图中左右方向即为所指左右方位。

下面结合上述内容，对本发明提供的不同实施例进行具体的说明。

实施例一

参照图1和图2，本发明实施例提供了一种微机械石英音叉陀螺，包括外框1，两个减薄梁2，驱动叉指3，检测叉指4、耦合梁5、驱动电极和检测电极14。减薄梁2的一端与外框1相连，另一端与耦合梁5相连。耦合梁5沿竖直方向延伸，上端与驱动叉指3相连，下端与检测叉指4相连。

驱动叉指3具有一对相对的第一相对面15和一对相对的第二相对面16。驱动电极包括一对第一驱动电极10和一对第二驱动电极11。一对第一驱动电极10分别与一对第一相对面15相对应，一对第二驱动电极11分别与一对第二相对面16相对应。外框1具有一对相对的第三相对面17，一对第三相对面17分别与一对第二相对面16相对应。

一对第一驱动电极10分别设置在一对第一相对面15上，即在驱动叉指3正面制备电极。一对第二驱动电极11分别设置在一对第三相对面17上，即在外框1的与驱动叉指3相对的面上制备电极，为音叉侧面两面空间电极。

检测叉指4具有一对相对的第五相对面19，一对第五相对面19均布置有检测电极14，信号引出通过在减薄梁2上设置走线，最后在外框锚点处通过导电银胶与基座接线点实现电连接。

实施例二

参照图3至图7，与实施例一的区别在于，微机械石英音叉陀螺还包括与外框1固定连接的第一盖板6和第二盖板7，第一盖板6和第二盖板7分别设置在外框1的两侧。第一盖板6和第二盖板7分别具有与一对第一相对面15相对应的第四相对面18。第一盖板6和第二盖板7的表面设有用于布置第一驱动电极10的凹槽8，以及用于与驱动叉指3对准的第一定位标记9。外框1还设有与第一定位标记9相对的第二定位标记13，以及用于填充导电胶的通孔12，以导通第一盖板6和第二盖板7上的电极。

一对第一驱动电极10分别设置在一对第四相对面18上，即在第一盖板6和第二盖板7的与驱动叉指3相对的面上制备电极，为音叉正面两面空间电极。一对第二驱动电极11分别设置在一对第二相对面16上，即在驱动叉指3侧面制备电极。

实施例三

参照图8至图10，与实施例二的区别在于，一对第一驱动电极10分别设置在一对第四相对面18上，即在第一盖板6和第二盖板7的与驱动叉指3相对的面上制备电极，为音叉正面两面空间电极。一对第二驱动电极11分别置在一对第三相对面17上，即在外框1的与驱动叉指3相对的面上制备电极，为音叉侧面两面空间电极。驱动叉指3上无电极。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。