一种基于隧道磁阻效应的微机械陀螺的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及微惯性导航技术相关领域，具体而言，设及一种基于隧道磁阻效应的 微机械巧螺。
【背景技术】
[0002] 目前，微机械巧螺常用的检测方式是电容式和压阻式，压阻式是基于高渗杂娃的 压阻效应原理实现的，高渗杂娃形成的压敏器件对温度有较强的依赖性，其由压敏器件组 成的电桥检测电路也会因温度变化引起灵敏度漂移；电容式精度的提高是利用增大电容面 积，由于器件的微小型化，其精度因有效电容面积的缩小而难W提高。
[0003] 微机械巧螺对角速度的测量是靠检测装置实现力电转换来完成的，其灵敏度、分 辨率是十分重要的，由于巧螺仪微型化和集成化，检测的敏感区域随之减小，故而使检测的 灵敏度、分辨率等指标已达到敏感区域检测的极限状态，从而限制了巧螺仪检测精度的进 一步提高，很难满足现代军事、民用装备的需要。
[0004] 隧道磁阻效应基于电子的自旋效应，在磁性钉扎层和磁性自由层中间间隔有绝缘 体或半导体的非磁层的磁性多层膜结构，由于在磁性钉扎层和磁性自由层之间的电流通 过基于电子的隧穿效应，因此称该一多层膜结构称为磁性隧道结（MTJ，Ma即etic化nnel 化nction)。该种磁性隧道结在横跨绝缘层的电压作用下，其隧道电流和隧道电阻依赖 于两个铁磁层（磁性钉扎层和磁性自由层）磁化强度的相对取向。当磁性自由层在外 场的作用下，其磁化强度方向改变，而钉扎层的磁化方向不变，此时两个磁性层的磁化强 度相对取向发生改变，则可在横跨绝缘层的的磁性隧道结上观测到大的电阻变化，该一 物理效应正是基于电子在绝缘层的隧穿效应，因此称为隧道磁电阻效应（TMR，Tunneling Magnetoresistance)。也就是说TMR磁传感器是利用磁场的变化来引起磁电阻变化，另一 方面，我们可W通过观测TMR磁传感器的电阻变化来测量外磁场的变化。
[0005] 实际的TMR器件及其制造工艺要远比W上S层膜结构复杂，但是就磁性传感器的 应用来讲，我们可W认为TMR传感器就是一个电阻，只是TMR传感器的电阻值随外加磁场值 的变化，其阻值发生改变，并且该种改变对于氧化侣Al2〇3可达30?50 %，对于氧化儀MgO 可达200%，因此其输出相当可观，灵敏度非常高。正是由于TMR的该些优点，TMR已经在硬 盘磁头该一对工作稳定性等各项性能要求极高的高精技术领域取代GMR磁头，因此TMR的 性能已经经受了最为严格的考验.而随着TMR磁性传感器的大规模应用，其优异的性能将 随着其产业化的发展，而渗透到传感器行业方面和应用领域，为很多传感器应用领域提供 全新的技术解决方案。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在提供一种微机械巧螺，该微机械巧螺为基于隧道磁阻效应的微机械巧 螺，可W提高微机械巧螺的检测精度。
[0007] 本发明提供了一种微机械巧螺，其包括：
[000引一种基于隧道磁阻效应的微机械巧螺，包括：键合基体、永磁体及微巧螺角速度敏 感体，所述键合基体几何中屯、处具有一凹槽，所述永磁体设置在上述凹槽中屯、位置；所述微 巧螺角速度敏感体设置在永磁体相反于键合基体的一侧，并所述微巧螺角速度敏感体固定 在键合基体上；
[0009] 所述微巧螺角速度敏感体包括对应设置在凹槽上方的灵敏测量体，所述灵敏测量 体上表面设有隧道磁敏电阻、通孔及置梁槽，所述隧道磁敏电阻位于灵敏测量体上表面中 屯、，并与永磁体位置对应，所述通孔及置梁槽均匀布置在隧道磁敏电阻四周，所述灵敏测量 体可在凹槽中进行水平方向及竖直方向的运动。
[0010] 进一步地，所述微机械巧螺应用公式C7k^= Ri(Ci+C3+cp来计算巧螺水平方向阻 巧，应用公式C竖直=R2 (C2+C3+CJ)来计算巧螺竖直方向阻巧，其中Ri及R 2为经验系数，C 1为 灵敏测量体与底板间的滑膜阻巧，C2为灵敏测量体与底板间的压膜阻巧，C 3为热弹性阻巧； Cj.为压膜阻巧与滑膜阻巧的禪合阻巧。
[0011] 进一步地，所述
【主权项】
1. 一种基于隧道磁阻效应的微机械陀螺，其特征在于，包括：键合基体、永磁体及微陀 螺角速度敏感体，所述键合基体几何中心处具有一凹槽，所述永磁体设置在上述凹槽中心 位置；所述微陀螺角速度敏感体设置在永磁体相反于键合基体的一侧，并所述微陀螺角速 度敏感体固定在键合基体上； 所述微陀螺角速度敏感体包括对应设置在凹槽上方的灵敏测量体，所述灵敏测量体上 表面设有隧道磁敏电阻、通孔及置梁槽，所述隧道磁敏电阻位于灵敏测量体上表面中心，并 与永磁体位置对应，所述通孔及置梁槽均匀布置在隧道磁敏电阻四周，所述灵敏测量体可 在凹槽中进行水平方向及竖直方向的运动。
2. 根据权利要求1所述的微机械陀螺，其特征在于，所述微机械陀螺应用公式C = RJQ+Q+Cj)来计算陀螺水平方向阻尼，应用公式C坚直=R2(C2+C3+Cj)来计算陀螺竖直方向 阻尼，其中&及1?2为经验系数，（^为灵敏测量体与底板间的滑膜阻尼，（： 2为灵敏测量体与 底板间的压膜阻尼，(：3为热弹性阻尼；为压膜阻尼与滑膜阻尼的耦合阻尼。
3. 根据权利要求1所述的微机械陀螺，其特征在于，所述
计算灵 敏测量体与底板间的滑膜阻尼，所述
计算灵敏测量体与底板间的压膜阻 尼，所述
计算热弹性阻尼； 应用
.计算灵敏测量体与底板间的压膜阻 尼与滑膜阻尼的耦合阻尼，其中S为灵敏测量体面积，Sn为通孔面积，S:为置梁槽面积，N为 通孔数量，满足
，其中K为多1的正整数，所述d为灵敏测量体与永磁体的 间距，所述y为气体的粘度系数所述m为灵敏测量体的质量，QT为热弹性阻尼的品质因数， ?为灵敏测量体的振动频率，L为灵敏测量体的长； 所述水平方向的经验系数&取值范围为2. 0?2. 1，竖直方向的经验系数R2取值 范围为1. 0?1. 12,灵敏测量体上下两侧面为正方形，并正方形面积S的取值范围为 3000um*3000um?4000um*4000um，所述通孔为正方形通孔，并通孔面积Sn的取值范围为 75um*75um?100um*100um，所述置梁槽为长方矩形，并面积一丨取值范围700um*480um? 1000um*650um。
4. 根据权利要求1所述的微机械陀螺，其特征在于，所述键合基体包括基板及垫层框 体，所述垫层框体为方形中空框体，所述垫层框体下侧与基板键合连接并且共同形成方形 凹槽；所述的永磁体为多层结构。
5. 根据权利要求4所述的微机械陀螺，其特征在于，所述微陀螺角速率敏感体进一步 包括： 定齿电极正极，所述的定齿电极正极为两个，分别置于垫衬框体左、右边框的上表面并 粘结牢固，并且该正极上表面设定齿，并粘结牢固； 定齿电极负极，所述的定齿电极负极为灵敏测量体左、右两侧动齿的电极，所述定齿电 极负极与定齿电极正极在同一平面，置于垫衬框体前、后边框上表面，粘结牢固，并且定齿 电极负极的上表面设固定座，并粘结牢固； 组合梁，所述的组合梁由驱动梁、检测梁、连接块构成，用于连接固定座和灵敏测量体。
6. 根据权利要求5所述的微机械陀螺，其特征在于，所述的定齿电极正极上设有定齿 的基座；所述的定齿电极负极上设有所述的固定座，固定座有前、后两个，分别置于两个定 齿电极负极上表面，并通过组合梁与灵敏测量体相连接；所述灵敏测量体上表面的隧道磁 敏电阻通过隧道磁敏电阻引出线与隧道磁敏电阻引线焊盘相连；所述灵敏测量体上表面两 侧对称位置设有两根反馈导线，反馈导线端部经组合梁与固定座上表面的反馈导线引线焊 盘相连接；固定座与组合梁相连接部位的上表面设有隧道磁敏电阻引线焊盘和反馈导线引 线焊盘。
7. 根据权利要求5所述的微机械陀螺，其特征在于，所述的灵敏测量体为方形；所述的 灵敏测量体前、后对称位置分别通过组合梁与固定座相连接；所述置梁槽设置在灵敏测量 体的四角处，在所述灵敏测量体上设有隧道磁敏电阻及其引出线分布处分别设置通孔。
8. 根据权利要求5所述的微机械陀螺，其特征在于，所述的隧道磁敏电阻为多层膜结 构的具有隧道磁阻效应的电阻层，所述隧道磁敏电阻包括半导体材料衬底层上依次排布铁 磁层、绝缘层、铁磁层；在真空条件下，按晶体结构排列层次，将铁磁层、绝缘层、铁磁层生长 在半导体材料衬底层上，并形成纳米级膜层，逐层淀积形成隧道磁敏电阻。
9. 根据权利要求5所述的微机械陀螺，其特征在于，所述的定齿与所述灵敏测量体两 侧边缘的动齿交叉吻合。
10. 根据权利要求5所述的微机械陀螺，其特征在于，所述的组合梁呈回折形，驱动梁 和检测梁通过连接块相连接，组合梁中"1"形驱动梁的厚度与灵敏测量体的厚度相同， 检测梁的厚度小于两侧" ^，，形驱动梁。
【专利摘要】本发明公开了一种基于隧道磁阻效应的微机械陀螺结构装置，主要结构包括：基板、垫衬框体，垫衬框体设在基板上方并与基板相连接；永磁体，永磁体设在基板与垫衬框体组合形成的矩形凹槽的中心位置；和微陀螺角速率敏感体，微陀螺角速率敏感体设在垫衬框体的上方并与垫衬框体相连接，且微陀螺角速率敏感体包括：对应设在矩形凹槽上方的灵敏测量体，灵敏测量体上表面设有隧道磁敏电阻且隧道磁敏电阻与永磁体位置对应。隧道磁敏电阻可随灵敏测量体沿垂直于所述永磁体上表面的方向振动。根据发明的微机械陀螺采用整体结构设计，结构合理、紧凑，检测电路简单，使用方便、可靠性好、适合微型化。
【IPC分类】G01C19-56
【公开号】CN104567848
【申请号】CN201510043522
【发明人】李孟委, 李锡广, 刘俊, 刘双红, 王莉, 石云波
【申请人】中北大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月28日