DE69831143T2

DE69831143T2 - Stimmgabelkreisel mit spaltelekrode

Info

Publication number: DE69831143T2
Application number: DE69831143T
Authority: DE
Inventors: A. Paul WARD; M. Eric HILDEBRANT; C. Lance NILES; S. Marc WEINBERG; S. Anthony KOUREPENIS
Original assignee: Charles Stark Draper Laboratory Inc
Current assignee: Charles Stark Draper Laboratory Inc
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: JP2001513885A; EP0970349A4; EP0970349A1; WO1998037380A1; US5911156A; CA2282510A1; DE69831143D1; JP4458441B2; EP0970349B1

Description

FACHGEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen mikromechanischen Stimmgabelkreisel sowie auf ein Verfahren für das Abtasten von Schwingbewegungen von mindestens ersten und zweiten Prüfmassen auf einer Vorrichtung, gemäss den unabhängigen Ansprüchen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mikromechanische Stimmgabelkreisel, wie der in 1 illustrierte, sind bekannt, zum Beispiel aus der US-5,604,309. Der Stimmgabelkreisel weist Prüfmassen aus Silizium auf, welche an flexiblen Haltevorrichtungen über einem Substrat aus Glas aufgehängt sind, sowie kammförmige Elektroden, welche verwendet werden, um die Prüfmassen in Schwingung zu versetzen. Abtastelektroden aus Metall sind auf dem Glassubstrat unter den Prüfmassen angeordnet, um die Coriolisbewegung durch die Anzeige von kapazitiven Kapazitätsänderungen ausserhalb der Ebene zu erfassen. Weil der Stimmgabelkreisel auf diese Art und Weise funktioniert, ist es wünschenswert, dass die Amplitude der Schwingung bei einer vorbestimmten Konstanten gehalten wird, um dadurch einen genaueren Anzeigegrad des Ausgangssignals zu erreichen.
Die Amplitude des Schwingungsmotors von Stimmgabelkreiseln wird typischerweise durch einen konventionellen Regelkreis geregelt, welcher mit einem einzelnen kapazitiven Abnehmer in der Ebene verbunden ist („Zentralelektrode"). Bei dieser Technik wird die Motorstellung in eine proportionale Spannung umgewandelt, indem die Ladungsänderung an der Zentralelektrode, an welcher eine Gleichspannungs-Vorspannung angelegt ist, gemessen wird. Das resultierende Motorstellungssignal wird verstärkt und durch einen Ganzwellengleichrichter abgetastet. Der Ausgang des Gleichrichters wird anschliessend gefiltert, und die gefilterte Spannung wird mit einer Referenzspannung verglichen; die Differenz bildet eine Fehlerspannung. Diese Fehlerspannung wird dann verwendet, um die Antriebsamplitude des Motors mittels eines Regelkreises so zu regeln, dass diese auf eine vorbestimmte Konstante eingestellt wird. Dieses besondere Verfahren weist indessen einen potenziellen Nachteil auf.
Das konventionelle Regelkreisverfahren weist möglicherweise eine Instabilität bei der Zentralelektrode auf. Die Empfindlichkeit der Zentralelektrode, an welche eine Gleichspannungs-Vorspannung angelegt ist, variiert langsam mit der Zeit wegen einer Anhäufung von Fehlladungen auf dem Glassubstrat unter der Zentralelektrode. Wenn sich diese Ladung auf dem Glas anhäuft, ändert sich die Empfindlichkeit der Zentralelektrode. Als Reaktion darauf veranlasst der Regelkreis zur Kompensation eine geänderte Antriebskraft. Das Resultat ist eine vorübergehende Motoramplitudenschwankung, wobei sich die Amplitude im Verlauf der Zeit ändert, wenn die Ladung des Substrates sich anhäuft. Dies hat wegen der Beziehung zwischen Amplitude und Corioliskraft im System eine geringere Genauigkeit zur Folge als andernfalls möglich wäre.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäss der vorliegenden Erfindung schliesst ein Stimmgabelkreisel eine Vielzahl von zentralen und äusseren Elektroden ein. Die gesamte Prüfmassenstruktur weist zwei unabhängige Massen auf, eine rechte und eine linke, welche durch eine Reihe von Trägern und Biegeelementen miteinander verbunden sind. Der Mechanismus zur Messung der Corioliskraft ist die Ladung in der Prüfmassenstruktur. Die Vielzahl von zentralen und äusseren Motoren ermöglicht die Erzeugung und die Abtastung der Bewegung der Prüfmasse, während die Ladungseinführung in die gesamte Prüfmassenstruktur als Resultat der Ungleichheiten der Amplituden und/oder der Phase der relativen Prüfmassen minimiert wird. Durch die Bildung einer Elektrodenkonfiguration, welche jeder der Massen mittlere Spaltelektroden und äussere Motorelektroden zuordnet, können durch das Missverhältnis von relativer Amplitude oder Phase entstehende Fehler ausgeschlossen werden.
Durch die Anlegung von Erregungen mit gleichen und entgegengesetzten Potenzialen an jeden Satz von unabhängigen zentralen und äusseren Motorelektroden annulliert jede Masse die durch ihre eigene Bewegung erzeugte Ladung, wodurch die gleichphasigen Vorspannungsfehler verringert und die Einschränkungen des Dynamikbereiches minimiert werden. Weil jede Prüfmasse mit unabhängigen zentralen Spaltelektroden und äusseren Elektroden eine Wechselwirkung eingeht, wobei diese Elektroden gleiche und entgegengesetzte Potenziale aufweisen, wird die Nettoladung minimiert, welche in der gesamten Prüfmassenstruktur durch Missverhältnisfehler der Amplituden erzeugt wird.
Die Teilung sowohl der zentralen wie auch der äusseren Motorelektroden macht den Stimmgabelkreisel unempfindlicher gegenüber Fehlern, welche durch Ladungseinführung in die Prüfmasse durch ein Missverhältnis der Amplitude zwischen den rechten und den linken Prüfmassen verursacht werden. Die Ladungseinführung ist die Folge der von jeder Prüfmasse mit den Erregungen eingegangenen Wechselwirkung, welche Erregungen verwendet werden, um sowohl die elektrostatische Anregung als auch Abtastung der Prüfmassenbewegung zu erzeugen. Eine Nettoladungseinführung findet statt, wenn die von der rechten Prüfmasse und die von der linken Prüfmasse erzeugte Ladung nicht gleich und entgegengesetzt sind, was ein vorherrschender Zustand ist, wenn die Schwingungsbewegungen der rechten und der linken Prüfmassen bezüglich der Amplitude und/oder der Phase in einem Missverhältnis zueinander stehen. Durch die gleichmässige Aufteilung der zentralen und der äusseren Motorelektroden und durch die Anbringung von Erregungen von gegensätzlicher Grösse annulliert jede Prüfmasse die durch ihre eigene Bewegung erzeugte Ladung und verringert dadurch die gleichphasigen Vorspannungsfehler und die Einschränkungen des Dynamikbereiches.
Die Zentralelektroden verringern die Aufladeeffekte beim Substrat und verringern auch unerwünschte motorische Hebekräfte, indem eine gleiche Anzahl von Zentralelektroden mit entgegengesetzter Vorspannung zur Verfügung steht. Die Zentralelektroden sind so angeordnet, dass eine elektrische Symmetrie über dem Stimmgabelkreisel besteht. Wegen dieser Symmetrie sind im Substrat durch die Zentralelektroden erzeugte Spannungen gleich und entgegengesetzt, so dass die Auswirkung der Substratladung auf die gleichphasige Vorspannung verringert wird. Des Weiteren sind die direkt in die Prüfmassen eingeführten Ströme gleich und entgegengesetzt, und sie haben daher die Tendenz, sich gegenseitig aufzuheben. Als Folge davon sind die motorischen Hebekräfte gleich, und die Prüfmassen bewegen sich in einer reinen Translationsbewegung, wodurch die gleichphasige Vorspannung verringert wird. Der in die Prüfmasse eingeführte Nettostrom ist das Ausgangssignal des Stimmgabelkreisels. Dieser Strom fliesst durch die Anker in einen Transimpedanzverstärker, welcher die Ladung (das Integral des Stromes) in eine Ausgangsspannung umwandelt. Der Transimpedanzverstärker hält die Prüfmasse auf dem virtuellen Erdpotenzial. Die Aufrechterhaltung einer elektrischen Symmetrie verringert Fehlsignale aus der Bewegung in der Ebene, aus der Gleichtakt-Translationsbewegung senkrecht zum Substrat sowie von Ladungsschwankungen. Mit entgegengesetzten Vorspannungen auf den Abtastelektroden ist das gewünschte Ausgangssignal des Stimmgabelkreisels die differenzielle Vertikalverschiebung.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
Die Erfindung ist in Anbetracht der folgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnung besser zu verstehen, bei welcher:
1 ein Diagramm eines Stimmgabelkreisels gemäss dem Stand der Technik ist;
2 ein Diagramm eines Stimmgabelkreisels mit einer Vielzahl von Zentralelektroden ist;
3 eine alternative Konfiguration des Stimmgabelkreisels von 2 ist;
4 und 5 Schaltkreise für das Anlegen einer Vorspannung an den Motor illustrieren; und
6 ein Diagramm des Stimmgabelkreisels mit einer Vielzahl von äusseren Motorelektroden ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein mikromechanischer Stimmgabelkreisel ist in 2 illustriert. Der Stimmgabelkreisel weist erste und zweite Prüfmassen 3a, 3b, erste und zweite Motorelektroden 5a, 5b, erste und zweite Abtastelektroden 7a, 7b, erste und zweite Zentralelektroden 9a, 9b sowie ein Substrat 11 auf. Die Zentralelektroden, Abtastelektroden und Motorelektroden sind auf dem Substrat verteilt angeordnet. Die Prüfmassen sind über den Abtastelektroden angeordnet und an flexiblen Haltevorrichtungen 13a, 13b aufgehängt. Die flexiblen Haltevorrichtungen sind bei Ankerpunkten 15 am Substrat festgemacht und sie ermöglichen eine Bewegung der Prüfmassen relativ zu den Abtastelektroden. Jede Prüfmasse weist kammförmige Elemente auf, welche sich von der ersten und zweiten Seite der Prüfmasse aus erstrecken. Die Zentralelektroden und Motorelektroden weisen ebenfalls kammförmige Elemente auf. Die kammförmigen Elemente der Motorelektrode 5a greifen in die kammförmigen Elemente der Prüfmasse 3a ein, die kammförmigen Elemente der Zentralelektrode 9b greifen in die kammförmigen Elemente der Prüfmasse 3b ein und die kammförmigen Elemente der Motorelektrode 5b greifen in die kammförmigen Elemente der Prüfmasse 3b ein.
Die Funktion des Stimmgabelkreisels ist elektromechanisch. Zeitlich variierende Antriebssignale 17a, 17b werden jeweils an die Motorelektroden 5a, 5b angelegt. Die Antriebssignale erzeugen eine elektrostatische Kopplung zwischen den ineinander greifenden kammförmigen Elementen 19a, 19b, 21a, 21b, welche jeweils an den Motorelektroden 5a, 5b und an den Prüfmassen 3a, 3b angebracht sind, und sie üben entlang der Antriebsachse des Motors 23 eine oszillierende Kraft auf die Prüfmassen aus. Die oszillierende Kraft versetzt die Prüfmassen in einer Schwingungsebene 25 in eine Schwingung. Als Reaktion auf einen Trägheitseingang, wie etwa einen Rotationsgrad, werden die Prüfmassen aus der Schwingungsebene ausgelenkt. Abtastvorspannungen +V_S, -V_S werden jeweils an die Abtastelektroden 7a, 7b angelegt, um entsprechend ein Potenzial zwischen den Abtastelektroden 7a, 7b und den Prüfmassen 3a, 3b zu erzeugen, so dass es möglich ist, Änderungen der kapazitiven Reaktanz zwischen den Elektroden und den unmittelbar daneben liegenden Prüfmassen als Resultat der Auslenkung aus der Schwingungsebene heraus zu messen.
Die Messung eines Trägheitseinganges mit dem Stimmgabelkreisel beruht auf dem Prinzip der Corioliskraft.
FC = 2mΩ → × V →,worin

m: die Masse ist,
V →: die Geschwindigkeit der Prüfmasse ist und
Ω →: die Eingangsrate ist.

Die Masse und die Geschwindigkeit sind für den Stimmgabelkreisel bekannt. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Trägheits-Eingangsbewegung zu messen, und zwar auf der Grundlage der Variation der Ladung zwischen den Prüfmassen und den Abtastelektroden. Um jedoch präzise Resultate zu erhalten, ist es wichtig, dass die Prüfmassengeschwindigkeit konstant bleibt.
Ein Oszillatorkreis 27 wird dazu verwendet, die Prüfmassengeschwindigkeit von mindestens einer der Zentralelektroden 9a, 9b zu messen und um die Antriebssignale 17a, 17b zwecks Kompensation von Änderungen der Geschwindigkeit zu variieren. Vorspannungspotenziale +V_B, -V_B werden entsprechend an die Zentralelektroden 9a, 9b angelegt, um dadurch die Messung der Geschwindigkeit der Prüfmasse durch Rückkopplungssignale 29a, 29b zu erleichtern. Die Vorspannungssignale +V_B, -V_B sind mit den Zentralelektroden 9a, 9b über Widerstände 31a, 31b gekoppelt. Ladungsvariationen, welche durch die Verschiebung der Prüfmassen in der Schwingungsebene verursacht werden, werden darauf erfasst und als Rückkopplungssignal verwendet. Die Vorspannungssignale +V_B, -V_B sind entweder eine Gleichspannung, eine Wechselspannung oder eine Kombination von Gleichspannung und Wechselspannung. Des Weiteren sind die Vorspannungssignale in ihrer Grösse gleich, in ihrer Polarität jedoch entgegengesetzt. Schaltkreise für das Anlegen der Vorspannung an die Motoren sind auf den 4 und 5 dargestellt. In der 4 ist die Vorspannung möglicherweise nur eine Gleichspannung, aber in der 5 ist eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung oder eine Gleichspannung und eine Wechselspannung geeignet.
Die sich ändernde Nähe zwischen der Prüfmasse und der daneben liegenden Zentralelektrode, welche zu den Ladungsvariationen führt, wird durch die elektrostatische Kopplung der ineinander greifenden kammförmigen Elemente angezeigt. Wenn die Prüfmasse schwingt, ändert sich die Nähe im Verlauf der Zeit. Als Folge davon ändert sich ebenfalls das Potential zwischen den ineinander greifenden kammförmigen Elektroden im Verlauf der Zeit. Die Änderungsgeschwindigkeiten des Potenzials der Rückkopplungssignale von den Zentralelektroden stellen daher eine Anzeige der Geschwindigkeit der Prüfmasse dar. Um eine konstante Geschwindigkeit der Prüfmassen aufrecht zu erhalten, werden die Rückkopplungssignale mit Referenzsignalen verglichen, und das Resultat dieses Vergleichs wird dazu verwendet, die Antriebssignale einzustellen. Die Zentralelektroden mit entgegengesetzter Vorspannung verringern die Wirkung der unerwünschten Aufladung des Substrats, indem eine elektrische Symmetrie zwischen der linken und der rechten Seite des Stimmgabelkreisels erstellt wird. Eine solche Symmetrie besteht dann, wenn für jede an den Stimmgabelkreisel angelegte Vorspannung eine andere Vorspannung von gleicher Grösse und von entgegen gesetzter Polarität vorhanden ist und wenn der Stimmgabelkreisel in zwei Bereiche mit gleichen und entgegengesetzten elektrischen Eigenschaften aufteilbar ist. Die Symmetrie verringert die Wirkung von vorübergehenden Ladungen und die Empfindlichkeit gegenüber einer Vertikalverschiebung, weil an die Zentralelektroden angelegte Signale mit entgegengesetzter Vorspannung die Tendenz haben, sich gegenseitig aufzuheben. Beispielsweise sind im Substrat des Stimmgabelkreisels induzierte Vorspannungspotentiale gleich und entgegengesetzt, sodass die Aufladungswirkung auf gleichphasigen Vorspannungen im Substrat verringert wird. Des Weiteren sind auf die Prüfmassen und auf die ineinander greifenden kammförmigen Elektroden wirkenden motorischen Anhebungskräfte gleich, und aus diesem Grunde bewegen sich die Prüfmassen in einer reinen Translationsbewegung, wodurch die phasengleiche Vorspannung verringert wird. Ein weiterer Vorteil der Symmetrie ist der, dass eine reine Translationsbewegung senkrecht zur Ebene des Stimmgabelkreisels keinen Ausgang auf der Abtastachse erzeugt. Daher widerspiegelt das Ausgangssignal der Abtastelektrode nur eine effektive Trägheitsbewegung. Der Nettostrom, welcher in die Prüfmasse eingeführt wird, ist das Ausgangssignal des Stimmgabelkreisels. Dieser Strom fliesst durch die Anker in einen Transimpedanz-Verstärker, welcher die Ladung (das Integral des Stromes) in eine Ausgangsspannung umwandelt. Der Transimpedanz-Verstärker hält die Prüfmasse auf dem virtuellen Erdpotenzial. Die Aufrechterhaltung einer elektrischen Symmetrie verringert die Fehlsignale aus Bewegungen in der Ebene, aus Gleichtakt-Translationsbewegungen senkrecht zum Substrat sowie aus vorübergehenden Ladungen sehr stark. Mit entgegengesetzten Vorspannungen an den Abtastelektroden ist der erwünschte Ausgang des Stimmgabelkreisels die differenzielle Vertikalverschiebung. Aus diesen Gründen sind die Zentralelektroden symmetrisch auf dem Substrat verteilt. 3 illustriert eine alternative Konfiguration der Zentralelektroden. In der alternativen Ausführungsform weisen die Zentralelektroden 9a, 9b jeweils erste und zweite Sätze von kammförmigen Elektroden 33a, 33b, 33c, 33d auf, welche entsprechend in die kammförmigen Elektroden 37, 39 der Prüfmassen 3a, 3b eingreifen. Dies bedeutet, dass jede Zentralelektrode mit beiden Prüfmassen zusammenwirkt. Wie im Falle der vorher beschriebenen Ausführungsform haben die Zentralelektroden entsprechend Vorspannungspotenziale +V_B, -V_B angelegt, damit die Messung der Geschwindigkeit der Prüfmassen durch die Rückkopplungssignale 41, 43 erleichtert wird. Diese Vorspannungspotenziale sind entweder eine Gleichspannung, eine Wechselspannung oder eine Kombination von Gleichspannung und Wechselspannung. Da jede Zentralelektrode eine Messung der Geschwindigkeit von beiden Prüfmassen liefert, ist es möglich, dass der Oszillatorkreis ein einziges Rückkopplungssignal von einem der beiden Zentralelektroden verwendet, um eine konstante Geschwindigkeit der Prüfmassen aufrecht zu erhalten. Alternativ ist es möglich, eine differenzielle Ablesung 45 mit den Rückkopplungssignalen von jeder Zentralelektrode zu verwenden, um eine Angabe der Geschwindigkeit der Prüfmasse zu erhalten. Weil jede der Zentralelektroden mit beiden Prüfmassen zusammenwirkt, sind durch die Zentralelektroden in die Prüfmassen eingeführte Ströme gleich und entgegengesetzt, und sie heben sich deshalb gegenseitig auf. Eine andere alternative Ausführungsform ist in 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Zentralelektroden 9a, 9b so aufgeteilt, wie dies im Zusammenhang mir 3 weiter oben beschrieben worden ist. Darüber hinaus weist der Stimmgabelkreisel aufgeteilte linke 38a, 38b und rechte 38c, 38d Motorelektroden auf. Um eine Symmetrie zu erreichen, wird an die Ektroden 38a, 38c eine + Wechselspannung und an die Elektroden 38b, 38d eine – Wechselspannung angelegt.
In Anbetracht der oben stehenden Beschreibung wird es nun ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren für die Abtastung einer Schwingungsbewegung einer oszillierenden Masse definiert. Die Abtastung einer Schwingungsbewegung beinhaltet das Zur-Verfügung-Stellen einer geraden Anzahl von Abtastelementen für Schwingungsbewegungen, das Anbringen einer Vorspannung an erste und zweite Gruppen von Abtastelementen für Schwingungsbewegungen mit ersten und zweiten Vorspannungspotenzialen von entgegengesetzter Polarität, wobei die ersten und die zweiten Gruppen von Abtastelementen für Schwingungsbewegungen jeweils dieselbe Anzahl von Elementen aufweisen, und darauf die Abtastung der Schwingungsbewegung mit mindestens einem von den Abtastelementen für Schwingungsbewegungen. Indem die Abtastelemente für Schwingungsbewegungen in gleichen Gruppen angeordnet sind, an welche entsprechend jeweils eine Vorspannung mit entgegengesetzter Polarität angelegt wird, haben vagabundierende Ströme und die Einführung von Spannungen in andere Elemente der Vorrichtung die Tendenz, sich gegenseitig aufzuheben. Eine solche Einführung findet typischerweise durch ineinander greifende kammförmige Elektroden statt, und es ist möglich, die Anordnung der Abtastelemente für Schwingbewegungen so zu gestalten, dass jedes solche Element nur mit einer einzigen oszillierenden Masse gekoppelt ist, oder dann so, dass jedes Element mit mehr als einer oszillierenden Masse gekoppelt ist. Je nach Anordnung ändert sich die Symmetrie der Vorrichtung wie oben beschrieben. Aus diesem Grunde ist das Verfahren des Ausgleichens des eingeführten Stromes durch eine gerade Anzahl von Elektroden ebenfalls anwendbar auf rotierende Vibrationsstimmgabelkreisel.
Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen oder Modifikationen der offenbarten Ausführungsform möglich sind.

Claims

Ein mikromechanischer Stimmgabelkreisel zur Messung eines Trägheitseingangssignals, welcher aufweist: ein Substrat (11); erste und zweite Abtastelektroden (7a, 7b), welche auf dem Substrat (11) angeordnet sind; mindestens erste und zweite Prüfmassen (3a, 3b), welche jeweils über den ersten bzw. zweiten Abtastelektroden (7a, 7b) angeordnet sind, wobei diese ersten und die zweiten Prüfmassen (3a, 3b) kammförmige Elektroden (21a, 21b) aufweisen, die sich von den entsprechenden inneren und äusseren Seiten von diesen aus erstrecken; erste und zweite Motorelektroden (5a, 5b), welche auf dem Substrat (11) angeordnet sind, wobei diese ersten und zweiten Motorelektroden (5a, 5b) kammförmige Elektroden (19a, 19b) aufweisen und wobei diese kammförmigen Elektroden (19a, 19b) dieser ersten und zweiten Motorelektroden (5a, 5b) jeweils in die aussenseitigen kammförmigen Elektroden (21a, 21b) der ersten und zweiten Prüfmassen (3a, 3b) ineinander greifen; gekennzeichnet durch erste und zweite im entgegengesetzten Sinne vorgespannte Zentralelektroden (9a, 9b), die symmetrisch auf dem Substrat (11) angeordnet sind, wobei mindestens eine (9a) dieser Zentralelektroden (9a, 9b) mittels ineinander greifender kammförmiger Elektroden mit der ersten Prüfmasse (3a) gekoppelt ist und ein Rückführungssignal (29a) liefert, welches die Geschwindigkeit der ersten Prüfmasse (3a) anzeigt.
Der Stimmgabelkreisel gemäss Anspruch 1, wobei die kammförmigen Elektroden der ersten Zentralelektrode (9a) und die kammförmigen Elektroden der ersten Prüfmasse (3a) ineinander greifen, und wobei die kammförmigen Elektroden der zweiten mittleren Elektrode (9b) und die kammförmigen Elektroden der zweiten Prüfmasse (3b) ineinander greifen.
Der Stimmgabelkreisel gemäss Anspruch 2, wobei die erste Zentralelektrode (9a) kammförmige Elektroden (33b) einschliesst, welche in einen Teil der kammförmigen Elektroden (39) der zweiten Prüfmasse (3b) eingreifen und die zweite Zentralelektrode (9b) kammförmige Elektroden (35a) einschliesst, welche in einen Teil der kammförmigen Elektroden (37) der ersten Prüfmasse (3a) eingreifen.
Der Stimmgabelkreisel gemäss Anspruch 1, welcher erste und zweite Spaltmotorelektroden (38a, 38b, 38c, 38d) einschliesst, die auf dem Substrat (11) in der Nähe der ersten bzw. zweiten Prüfmassen (3a, 3b) angeordnet sind.
Der Stimmgabelkreisel gemäss irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Vorspannungs-Spannungen Wechselstrom-, Gleichstrom- oder Wechsel- und Gleichstromspannungen sind.
Der Stimmgabelkreisel gemäss irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtastelemente für Schwingbewegungen (3a, 3b, 7a, 7b) sich elektrisch symmetrisch auf beiden Seiten einer Achse befinden, welche den Stimmgabelkreisel in einen ersten und in einen zweiten Teil unterteilt, wobei ein erster Teil die erste Zentralelektrode (9a) enthält und ein zweiter Teil die zweite Zentralelektrode (9b) enthält.
Der Stimmgabelkreisel gemäss irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleichstromspannung an den ersten Motorelektroden (5a, 5b) null Volt beträgt.
Ein Verfahren zur Abtastung der Schwingbewegung von mindestens ersten und zweiten Prüfmassen (3a, 3b) auf einem Gerät, wobei diese ersten und zweiten Prüfmassen (3a, 3b) kammförmige Elektroden (21a, 21b) aufweisen, welche sich von entsprechenden inneren und äusseren Seiten von diesen aus erstrecken, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen von ersten und zweiten Abtastelektroden (7a, 7b) auf einem Substrat (11), die zwischen den ersten bzw. zweiten Prüfmassen (3a, 3b) angeordnet sind; Bereitstellen von ersten und zweiten Motorelektroden (5a, 5b), die auf dem Substrat (11) angeordnet sind und jeweils kammförmige Elektroden (19a, 19b) aufweisen, die in die entsprechenden aussenseitigen kammförmigen Elektroden der ersten bzw. zweiten Prüfmassen (3a, 3b) eingreifen; gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bereitstellen von ersten und zweiten Zentralelektroden (9a, 9b), welche symmetrisch auf dem Substrat (11) angeordnet sind, wobei mindestens eine der Zentralelektroden (9a, 9b) entsprechende kammförmige Elektroden aufweist, welche in die innenseitigen kammförmigen Elektroden von mindestens einer der ersten und der zweiten Prüfmassen (3a, 3b) eingreifen; Vorspannen der ersten und der zweiten mittleren Elektroden (9a, 9b) mit ersten und zweiten Potenzialen (+V_B, -V_B) von entgegengesetzter Polarität; und Abtasten eines Rückführungssignals (29a) von der mindestens einen Zentralelektrode (9a), welches die Geschwindigkeit der ersten Prüfmasse (3a) anzeigt.
Das Verfahren gemäss Anspruch 8, welches einen weiteren Schritt einschliesst, in dem die Abtastelemente für die Schwingbewegungen (3a, 3b, 7a, 7b) so angeordnet werden, dass eine elektrische Symmetrie zwischen einer ersten und einer zweiten Hälfte des Gerätes erreicht wird.
Das Verfahren gemäss Anspruch 8 oder 9, wobei der Vorspannungsschritt das Anlegen von Wechselstrom-, Gleichstrom- oder Wechsel- und Gleichstromspannungen an die erste und an die zweite Zentralelektroden einschliesst.
Das Verfahren gemäss Anspruch 9 oder gemäss den Ansprüchen 9 und 10, wobei der Anordnungsschritt einschliesst: ineinandergreifendes Anordnen einer ersten Hälfte (33a) der kammförmigen Elektroden der ersten Zentralelektrode (9a) und einer Hälfte der kammförmigen Elektroden (39) der ersten Prüfmasse (3a); ineinandergreifendes Anordnen einer zweiten Hälfte (33b) der kammförmigen Elektroden der ersten Zentralelektrode (9a) und einer Hälfte der kammförmigen Elektroden (39) der zweiten Prüfmasse (3b); ineinandergreifendes Anordnen einer ersten Hälfte (35a) der kammförmigen Elektroden der zweiten mittleren Elektrode (9b) und einer Hälfte der kammförmigen Elektroden (37) der ersten Prüfmasse (3a); und ineinandergreifendes Anordnen einer zweiten Hälfte (35b) der kammförmigen Elektroden der zweiten mittleren Elektrode (9b) und einer Hälfte der kammförmigen Elektroden (39) der zweiten Prüfmasse (3b).
Das Verfahren gemäss Anspruch 8, welches einen weiteren Schritt einschliesst, in dem der mindestens einen schwingenden Masse mittels mindestens einer Spaltmotorelektrode, welche mindestens erste und zweite Unter-Teile (38a, 38b) aufweist, eine Schwingbewegung verliehen wird.
Das Verfahren gemäss Anspruch 12, welches einen weiteren Schritt einschliesst, in dem betragsgleiche und entgegengesetzte elektrische Spannungen (+V_AC, -V_AC) an die ersten bzw. zweiten Unter-Teile (38a, 38b) angelegt werden.