Design and fabrication of a quad-mass high-frequency triaxial MEMS gyroscope

针对现有单片三轴陀螺抗干扰能力弱，体积大的特点，本文设计了一种四质量高频三轴MEMS陀螺，与传统的陀螺相比，该器件具有较高的谐振频率（~30 kHz），结构尺寸仅为3 mm×2.56 mm。本文对设计的陀螺敏感结构形式及工作原理进行了描述，并通过多目标遗传算法对敏感结构梁宽进行优化使其工作模态谐振频率高于30 kHz，驱动模态与检测模态的频差小于200 Hz，采用三晶圆键合技术对其制造，并使用扫频测试系统对其进行了表征。实验结果显示其驱动、<italic>X</italic>轴、<italic>Y</italic>轴、<italic>Z</italic>轴检测模态的谐振频率和品质因数分别为29 692 Hz/1 274，31 290 Hz/354，29 881 Hz/305和30 721 Hz/393。结果验证了设计及研究方法的正确性，为高频三轴MEMS陀螺的研制提供了一种可行的方案。