此次能以同一構(gòu)造檢測(cè)3軸角速度的陀螺儀像2009年6月發(fā)表的技術(shù)一樣，在普通陀螺儀具備的圓盤狀鉛錘的內(nèi)側(cè)，又追加了用于檢測(cè)Z軸角速度的鉛錘……

圖1：臺(tái)灣成功大學(xué)在“IEEE Sensors 2008”上發(fā)表的、以同一構(gòu)造檢測(cè)3軸角速度的陀螺儀。數(shù)據(jù)由臺(tái)灣成功大學(xué)提供。(點(diǎn)擊放大)

圖2：根據(jù)臺(tái)灣成功大學(xué)的陀螺儀推測(cè)的3軸角速度檢測(cè)原理。X軸和Y軸的角速度通過(guò)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)外側(cè)和內(nèi)側(cè)兩個(gè)圓盤狀鉛錘，根據(jù)這兩個(gè)圓盤狀鉛錘各自的傾斜來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。而Z軸方向的角速度則根據(jù)一個(gè)圓盤狀內(nèi)部所形成的四個(gè)鉛錘向XY軸方向的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。數(shù)據(jù)由臺(tái)灣成功大學(xué)提供。(點(diǎn)擊放大)
意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）推出了能夠用一個(gè)傳感構(gòu)造檢測(cè)出3軸角速度的靜電容量型MEMS陀螺儀（角速度傳感器，參閱本站報(bào)道）。不過(guò)，該公司并未公布以一個(gè)傳感構(gòu)造實(shí)現(xiàn)3軸角速度檢測(cè)的技術(shù)手段。因此，本站根據(jù)迄今為止學(xué)會(huì)上發(fā)表的同類3軸陀螺儀以及精通MEMS領(lǐng)域的技術(shù)人員的意見(jiàn)，對(duì)此次陀螺儀的原理和構(gòu)造進(jìn)行了推測(cè)。

MEMS陀螺儀大多通過(guò)擺動(dòng)鉛錘，以靜電容量檢測(cè)從外部施加角速度時(shí)引起的鉛錘運(yùn)動(dòng)變化來(lái)算出角速度。比如在Z軸周圍使鉛錘旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的方法。該方法雖然可用同一構(gòu)造檢測(cè)出X軸及Y軸方向的角速度，但卻難以檢測(cè)Z軸方向的角速度。因此，現(xiàn)有的3軸角速度傳感器還需要準(zhǔn)備另一個(gè)傳感構(gòu)造，以檢測(cè)Z軸方向的角速度。

對(duì)于能以一個(gè)構(gòu)造檢測(cè)3軸角速度的陀螺儀，意法半導(dǎo)體只透露了兩項(xiàng)信息：（1）采用了與現(xiàn)有MEMS傳感器相同的工藝技術(shù)；（2）傳感構(gòu)造及檢測(cè)方法等與原來(lái)相比沒(méi)有大的改變。

意法半導(dǎo)體曾在北約（NATO）2009年6月于俄羅斯圣彼得堡舉行的、以尖端研發(fā)為主題的研討會(huì)“Advanced Materials and Technologies for Micro/Nano-Devices, Sensors and Actuators（NanoDSA’2009）”上發(fā)表過(guò)該MEMS陀螺儀可能會(huì)應(yīng)用的技術(shù)。

當(dāng)時(shí)發(fā)表的是通過(guò)使圓盤狀鉛錘在Z軸周圍旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)來(lái)檢測(cè)Y軸角速度的單軸陀螺儀的構(gòu)造及檢測(cè)方法。具體而言，在通過(guò)梳齒狀靜電致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的圓盤狀鉛錘的內(nèi)部形成了兩個(gè)沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)用鉛錘。通過(guò)使鉛錘旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，以靜電容量檢測(cè)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)鉛錘沿Z軸方向的傾斜。該方法在（1）與原來(lái)相同的工藝技術(shù)以及（2）構(gòu)造及檢測(cè)方法這兩方面均不做大改動(dòng)的情況下即可實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)這一理由可以推測(cè)，此次能以同一構(gòu)造檢測(cè)3軸角速度的陀螺儀像2009年6月發(fā)表的技術(shù)一樣，在普通陀螺儀具備的圓盤狀鉛錘的內(nèi)側(cè)，又追加了用于檢測(cè)Z軸角速度的鉛錘。在MEMS相關(guān)學(xué)會(huì)上，此前已發(fā)表過(guò)多例憑借這一結(jié)構(gòu)，以同一構(gòu)造檢測(cè)3軸角速度的陀螺儀。有眾多推測(cè)認(rèn)為，意法半導(dǎo)體此次推出的陀螺儀采用了與其中臺(tái)灣成功大學(xué)（National Cheng Kung University）的開(kāi)發(fā)相類似的構(gòu)造及檢測(cè)方法。其依據(jù)是該陀螺儀不僅滿足（1）、（2）兩項(xiàng)的條件，而且還與北約2009年6月的研討會(huì)上的發(fā)表內(nèi)容接近。

臺(tái)灣成功大學(xué)開(kāi)發(fā)的陀螺儀（圖1）在結(jié)構(gòu)上（a）具備外側(cè)和內(nèi)側(cè)兩個(gè)圓盤狀鉛錘，并且（b）一個(gè)圓盤狀鉛錘的內(nèi)部被分成了八個(gè)區(qū)域，在其中四個(gè)區(qū)域又形成了單獨(dú)的鉛錘。X軸和Y軸的角速度（a）通過(guò)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)外側(cè)和內(nèi)側(cè)兩個(gè)圓盤狀鉛錘，根據(jù)這兩個(gè)圓盤狀鉛錘各自的傾斜來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。而Z軸方向的角速度則（b）根據(jù)一個(gè)圓盤狀內(nèi)部所形成的四個(gè)鉛錘向XY軸方向的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)（圖2）

采用該方法時(shí)，估計(jì)難點(diǎn)在于如何穿過(guò)起“扭簧”作用的梁架構(gòu)造，從驅(qū)動(dòng)部分取出眾多布線。（記者：加藤 伸一）