KR101649392B1 - 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법 - Google Patents

미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법 Download PDF

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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
무라타 일렉트로닉스 오와이
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Abstract

미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법
미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법은, 편향적으로 현수되어 있는 적어도 하나의 세이즈믹 매스 (1, 15, 20); 상기 세이즈믹 매스 (1, 15, 20) 를 구동하는 적어도 하나의 구동 디바이스; 상기 세이즈믹 매스 (1, 15, 20) 에 직접 또는 간접으로 공동으로 할당되는 적어도 하나의 제 1 트리밍 전극 소자 (2, 11, 18) 및 적어도 하나의 제 2 트리밍 전극 소자 (3, 12, 19); 상기 제 1 트리밍 전극 소자 (2, 11, 18) 와 상기 세이즈믹 매스 (1, 15, 20) 사이에 설정되는 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1, UTLO1, UTRO1); 및 상기 제 2 트리밍 전극 소자 (3, 12, 19) 와 상기 세이즈믹 매스 (1, 15, 20) 사이에 설정되는 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2, UTLO2, UTRO2)을 포함하며, 상기 제 1 전기 트리밍 전압 및 상기 제 2 전기 트리밍 전압은 적어도 직교 위상 파라미터 (UT) 와 공진 파라미터 (Uf) 의 함수로서 설정된다.

Description

미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법{METHOD FOR THE PRECISE MEASURING OPERATION OF A MICROMECHANICAL ROTATION RATE SENSOR}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법, 청구항 11의 전제부에 따른 미소기계 회전 레이트 센서, 및 자동차에서의 회전 레이트 센서의 이용에 관한 것이다.
회전 레이트 센서 내의 세이즈믹 매스 (seismic mass) 를 현수 (suspend) 하기 위한 미소기계 스프링은 특히 회전 레이트의 부재하에서 각각의 구조의 원하지 않는 플랭크 각도 (flank angle) 를 야기하는 단지 비교적 미소한 제조 부정확성 때문에 구동 모드에서 리드아웃 (readout) 방향에 부분적으로 편향을 야기하는 것으로 알려져 있다. 그 결과, 회전 레이트 신호 성분으로서 바람직스럽지 못하게 평가될 수 있는 간섭 신호들이 발생하여, 이에 따라, 회전 레이트 신호를 손상시키거나 및/또는 회전 레이트 신호에 대한 측정 에러를 야기한다.
스프링들의 이러한 바람직스럽지 못한 프랭크 각도 또는 경사도 (tilting) 는 프로세스로 유도되며 일정 정도로만 회피될 수 있다. 획득된 회전 레이트에 의해서가 아닌, 구동 방향에서의 세이즈믹 매스 및 세이즈믹 매스의 스프링들의 편향도의 함수로서 리드아웃 방향에서의 결함성 편차에 의해서 생성되는 상술한 간섭 신호들은 또한 직교 위상 (quadrature) 또는 직교 위상 신호로서 표시된다.
발행된 공개공보 WO 03/010492 A1은 세이즈믹 매스에 할당되는 두개의 트리밍 전극 배치들을 포함하는 회전 레이트 센서에서 직교 위상 신호를 억제하기 위한 방법을 제안하고 있는데, 이 방법의 경우 회전 레이트 센서의 직교 위상은 트리밍 전극에 인가되는 전압에 의해 억제된다. 그러나, 이 직교 위상 억제는 회전 레이트 센서의 리드아웃 모드의 공진 주파수들에 원하지 않는 영향을 줄 수 있으며, 그 결과, 회전 레이트 센서의 구동 모드 및 리드아웃 모드에 대한 공진 주파수들 간의 주파수 차(difference frequency)가 또한 변화한다. 이는 트리밍 전극들에 인가되는 전압이 리드아웃 모드의 공진 주파수의 시프트에서 제곱 (square) 처리되기 때문에 더욱 바람직하지 못하다.
웨이퍼의 회전 레이트 센서의 직교 위상은 프로세스 변동으로 인해 비교적 강한 분산성을 나타내고 및/또는 웨이퍼의 회전 레이트 센서마다 비교적 강하게 다른 것이 일반적이다.
이하, 본 발명의 목적은 직교 위상 억제 동안에 회전 레이트 센서의 리드아웃 모드의 주파수/공진 주파수에 대한 원하지 않는 영향을 회피할 수 있고, 특히 직교위상 억제와 관련하여 원하는 공진 주파수를 설정할 수 있는 방법을 제안하는 것으로 구성된다.
이 목적은 청구항 1에 의해 청구된 방법 및 청구항 11에서 청구된 미소기계 회전 레이트 센서에 의한 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명은 특히 회전 레이트 센서의 제 1 트리밍 전극 및 제 2 트리밍 전극에서의 제 1 트리밍 전압 및 제 2 트리밍 전압을 적어도 실질적으로 직교위상 파라미터 및 공진 파라미터의 함수로서 설정, 인가, 또는 조정한다는 개념에 기초한다.
또한, 트리밍 전압의 설정은 제어 동작으로서 간주하는 것이 적절하다.
직교 위상 파라미터는 회전 레이트 센서의 직교 위상의 척도 (measure) 로서 적어도 하나의 세이즈믹 매스의 편향 거동에 대하여 바람직하게 이해될 것이다. 특히, 직교위상 파라미터는 회전 레이트 센서의 출력 신호의 직교 위상 신호 또는 직교 위상 신호의 성분의 함수로서, 직교 위상 신호는 회전 레이트를 표시하는 회전 레이트 센서의 출력 신호의 성분에 대하여 실질적으로 90° 또는 270° 만큼 위상 시프트된다. 더욱이, 직교 위상 신호는 특히 프라이머리 신호 또는 구동 모드에 대하여 0° 또는 180°만큼 위상 시프트된다. 직교위상 파라미터는 제어 시스템 또는 컨트롤러에서 조작된 변수인 것이 특히 바람직하며 이를 도움으로 하여 세이즈믹 매스의 직교 위상 또는 직교 위상 신호를 억제 또는 회피하기 위하여 세이즈믹 매스의 액츄에이터를 구동시키는 것이 필요하다. 이 경우 직교 위상 파라미터가 조작된 변수로서 액츄에이터에 인가될 전기 전압을 통하여 정의되고 동일한 단위를 갖는 것이 매우 특히 바람직하다.
공진 파라미터는 리드아웃 모드의 주파수 또는 고유 주파수의 척도로서 또는 대안으로서 바람직하게 리드아웃 모드의 주파수 또는 고유 주파수와 구동 모드의 주파수 간의 주파수 차의 척도로서 바람직하게 이해된다. 특히, 공진 파라미터는 회전 레이트 센서의 구동 모드 및 회전 레이트 센서의 리드아웃 모드와 관련하여 회전 레이트 센서의 공진 주파수들의 함수로서 결정되거나 또는 이들 값의 함수이다. 이 경우, 리드아웃 모드의 공진 주파수에서 구동 모드의 공진 주파수를 뺀 주파수 차가 실질적으로 정의된 값을 갖거나 정의된 값으로 조정되거나 또는 대안으로서 바람직하게 거의 제로이거나 제로로 조정되도록, 회전 레이트 센서를 동작시키는 것이 특히 바람직하다. 공진 파라미터가 조작된 변수로서 액츄에이터에 인가될 전기 전압을 통하여 정의되고 동일한 단위를 갖는 경우에 매우 특히 바람직하다.
리드아웃 주파수를 정의된 값으로 또는 여기 주파수와 관련하여 특히 주파수 차로 정의된, 정의된 값으로 조정하기 위하여 공진 파라미터가 제어 파라미터인 것이 적합하다.
리드 아웃 모드의 주파수가 리드아웃 또는 세컨더리 모드의 주파수로서 또는 리드아웃 또는 세컨더리 오실레이터의 고유 주파수로서 이해되고, 여기 신호의 주파수 또는 여기 주파수가 구동 모드 또는 프라이머리 모드의 주파수 또는 구동/프라이머리 오실레이터의 고유 주파수로서 이해되는 것이 바람직하다.
구동 모드 또는 프라이머리 모드로서 이해되는 것은 회전 레이트 센서의 아이겐모드, 바람직하게는 적어도 하나의 세이즈믹 매스의 고유 진동, 특히 바람직하게는 특히 회전 레이트 센서의 세이즈믹 매스가 영구적으로 진동하는 공진 주파수의 진동이다. 매우 특히 바람직하게는, 회전 레이트 센서는 서로 커플링되고 반대 위상으로 진동하거나 또는 구동 모드 동안에 동일한 방향에서 서로에 대해 각각 역배향으로 편향되는 적어도 두개의 세이즈믹 매스들을 갖는다.
리드아웃 모드 또는 세컨더리 모드는 회전 레이트 및 회전 레이트와 관련된 코리올리 힘의 작용에 기초하여 바람직하게 설정되는 아이겐모드로서 이해된다.
회전 레이트 센서는 그 회전 레이트가 획득되거나 또는 측정될 시스템 또는 관성계에 연결되는 기판을 바람직하게 포함한다. 이 연결은 설계상 특히 강성이며 및/또는 단단하다. 적어도 하나의 세이즈믹 매스가 기판에 현수되고, 적어도 두개의 트리밍 전극 소자들이 기판에 영구적으로 연결되는 것이 특히 바람직하다.
회전 레이트 센서는 그 베이스 표면과 대하여 데카르트 좌표계의 x-y 평면에 실질적으로 평행한 기판을 바람직하게 포함한다. 특히, 이 경우에 구동 모드가 x-방향으로 부여되고 리드아웃 모드가 y- 또는 z-방향으로 부여되거나 또는 구동 모드가 y-방향으로 부여되고 리드아웃 모드가 x- 또는 z-방향으로 부여된다. 회전 레이트 센서는 적합하게 대응하여 설계된다.
기판으로 이해되는 것은 바람직하게 회전 레이트 센서가 형성된 웨이퍼의 실질적 비구조화 부분인 회전 레이트 센서의 베이스 소자 및/또는 캐리어 소자 및/또는 하우징 부분이다. 기판은 결정질 또는 다결정질, 특히 전도성의 실리콘으로 구성되거나 또는 반도체 재료 및/또는 금속(들) 및/또는 전기적으로 절연성인 층들 중 하나 이상의 층들로 구성되는 것이 특히 바람직하다.
회전 레이트 센서는 세이즈믹 매스를 구동하기 위한 적어도 하나의 구동 디바이스 또는 구동 수단 뿐만 아니라, 세이즈믹 매스의 편향을 직접 또는 간접적으로 획득하기 위한 하나 이상의 리드아웃 디바이스를 적합하게 갖는다.
회전 레이트 센서는, 구동 방향이 x-방향에 있고 상기 센서가 z-축 및/또는 x-축을 중심으로 하는 회전 레이트를 획득하도록 데카르트 x-y-z-좌표계에 대하여 설계 및 배치되는 것이 바람직하다.
회전 레이트 센서는 적어도 두개의 서로 다른 축들을 중심으로 하여 회전 레이트를 획득할 수 있도록 설계되는, 즉, 회전 레이트 센서는 "다중축" 설계를 갖는 것이 바람직하다.
세이즈믹 매스는 하나 이상의 구동 디바이스를 적어도 부분적으로 및/또는 하나 이상의 리드아웃 디바이스를 적어도 부분적으로 및/또는 회전 레이트 센서의 하나 이상의 추가적인 미소기계 소자를 바람직하게 포함한다.
회전 레이트 센서는 적어도 하나의 미소기계 방법에 의해 바람직하게 제작된다. 이 경우에, 다이아프램을 통하여 실질적으로 수직방향으로 특히 바람직하게는 이방성 드라이 에칭을 이용하여 다이어프램 재료, 특히 실리콘 내에 구조들이 에칭된다. 다이아프램 베이스 영역의 평면은 기판 표면에 실질적으로 평행하게 연장된다. 다이아프램이 그 하부에 놓인 기판에 영구적으로 연결되어 있는 위치에서, 고정점들(anchoring points)이 제작되고, 이어서 스프링 소자 또는 고정 기판이 체결된다. 그 결과, 스프링으로부터 현수되어 있는 강성 바디부가 진동이 자유자재인 방식으로 구현될 수 있다. 고정점들은 절연층들에 의해 서로 전기적으로 매우 특히 바람직하게 절연되어 있으며 외측으로부터 고정점들과 접촉이 이루어질 수 있다.
제 1 트리밍 전극 소자 및 제 2 트리밍 전극 소자는 특히 이들 각각의 전극 표면에 대하여 실질적으로 고정된 방식으로 설계 및 배치되고 세이즈믹 매스에 대하여 전기적으로 절연되어 이격되어 있는 것이 바람직하다.
트리밍 전극 소자들은 서로 적합하게 절연되어 있고 특히 바람직하게 각각의 경우에 동일 설계로 이루어진다.
제 1 트리밍 전극 소자 및 제 2 트리밍 전극 소자는 바람직하게 세이즈믹 매스 위에 또는 세이즈믹 매스 아래에 배치되거나 또는 세이즈믹 매스 위에 하나 그리고 세이즈믹 매스 아래에 하나 배치되고 및/또는 세이즈믹 매스 앞에 또는 세이즈믹 매스 뒤에 배치되거나 또는 세이즈믹 매스 앞에 하나 그리고 세이즈믹 매스 뒤에 하나 배치된다.
회전 레이트 센서는 서로 커플링되어 있는 두개의 세이즈믹 매스들을 적합하게 갖는다.
적어도 하나의 세이즈믹 매스는 두개의 추가 트리밍 전극 소자들을 바람직하게 할당받는다.
제 1 트리밍 전압 및 제 2 트리밍 전압이 바람직하게 추가적으로 서로 상호 의존적으로 설정된다.
제 1 트리밍 전압 및 제 2 트리밍 전압의 설정은 제어 시스템에 의해 바람직하게 수행된다. 회전 레이트 센서의 동작 동안, 이 제어 또는 제어 방법은 구체적으로 정의된 횟수들로 또는 주기적으로 또는 영구적으로 수행된다. 제어는 "폐루프" 제어로서 특히 바람직하게 설계된다.
본 방법은 직교 위상 신호의 함수로서 또는 직교 위상 신호로부터 직교 위상 파라미터를 정의된 횟수들로 또는 주기적으로 또는 영구적으로 결정함으로써 그리고 리드아웃 모드의 주파수의 함수로서 또는 리드아웃 모드의 주파수로부터 또는 리드아웃 모드와 구동 모드 사이의 주파수 차로부터 공진 파라미터를 정의된 횟수들로 또는 주기적으로 또는 영구적으로 결정함으로써 바람직하게 확장된다.
제 1 상수가 곱해진 제 1 전기 트리밍 전압의 제곱과 제 2 상수가 곱해진 제 2 전기 트리밍 전압의 제곱과의 합이 일정하게 유지되도록 및/또는 제곱에 대하여 공진 파라미터의 제 1 기준값으로 설정/조정되도록 제 1 트리밍 전압 및 제 2 트리밍 전압이 바람직하게 설정/조정된다. 이 경우, 추가로, 제 3 상수가 곱해진 제 1 전기 트리밍 전압의 제곱과 제 4 상수가 곱해진 제 2 전기 트리밍 전압의 제곱과의 차가 일정하게 유지되도록 및/또는 제곱에 대하여 직교 위상 파라미터의 제 1 기준값으로 설정/조정되도록 제 1 트리밍 전압 및 제 2 트리밍 전압이 바람직하게 설정/조정된다. 첫번째 두개의 트리밍 전압에 의해 첫번째 두개의 트리밍 전극 소자들의 상기 구동/제어는, 세이즈믹 매스에 각각 공동으로 할당되는 전극 표면을 갖는 트리밍 전극 소자가 비편향 상태에서의 세이즈믹 매스의 트리밍 표면에 실질적으로 평행하게 배치되고 상기 전극 표면이 실질적으로 평편한 설계로 이루어지는 특히 바람직한 경우에, 리드아웃 모드에 대한 세이즈믹 매스의 공진 파라미터 또는 공진 주파수의 동시에 정의되는 설정 및 직교 위상 억제에 특히 적합하다.
바람직한 대안으로서, 제 1 상수가 곱해진 제 1 전기 트리밍 전압과 제 2 상수가 곱해진 제 2 전기 트리밍 전압의 합이 일정하게 유지되도록 및/또는 공진 파라미터의 제 1 기준값으로 설정/조정되도록 그리고, 제 3 상수가 곱해진 제 1 전기 트리밍 전압과 제 4 상수가 곱해진 제 2 전기 트리밍 전압의 차가 일정하게 유지되도록 및/또는 직교 위상 파라미터의 제 1 기준값으로 설정/조정되도록 제 1 트리밍 전압 및 제 2 트리밍 전압이 바람직하게 설정/조정된다.
제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1) 및 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2) 은 직교 위상 파라미터 (UT) 및 공진 파라미터 (Uf) 의 함수로서 다음 식에 따라 실질적으로 바람직하게 설정 및/또는 조정된다.
Figure 112011095440851-pct00001
및
Figure 112011095440851-pct00002
또는
Figure 112011095440851-pct00003
여기서, α, β, γ 및 δ 는 제 1 상수, 제 2 상수, 제 3 상수 및 제 4 상수이다. 이 경우, 식 sgn (QS) 는 직교 위상 신호 (QS) 의 signum 함수를 상징하거나 나타낸다. 여기서, 파라미터 (ε) 는 상수, 특히 1 이고, 그 부호는 다음 조건의 함수로서 결정된다.
직교 위상 파라미터 (UT) 를 제곱하는 것이 직교 위상 신호에서의 감소를 가져오는 경우에, 상수는 포지티브이고, 항
Figure 112011095440851-pct00004
에서의 증가에 따라 직교 위상 신호 (QS) 가 감소하는 경우, 상수는 ε = 1인 것으로 유지된다.
직교 위상 파라미터 (UT) 를 제곱하는 것이 직교 위상 신호에서의 증가를 가져오는 경우에, 상수는 네가티브이고, 항
Figure 112011095440851-pct00005
에서의 증가에 따라 직교 위상 신호 (QS) 가 감소하는 경우, 상수는 ε = - 1인 것으로 유지된다.
이들 식에서 나타내어진 관계에 따라, 직교 위상 억제와 독립적으로 리드아웃 모드의 공진 주파수를 설정하고 및/또는 직교 위상 파라미터와 독립적으로 공진 파라미터를 설정하는 것이 바람직하다.
제 1 상수, 제 2 상수, 제 3 상수 및 제 4 상수가 각각 적어도 제 1 트리밍 커패시터와 제 2 트리밍 커패시터의 함수인 포지티브 값을 갖는다면, 제 1 트리밍 커패시터는 적어도 세이즈믹 매스의 그리고 제 1 트리밍 전극 소자의 각각의 설계 뿐만 아니라 이들의 배치 및 서로에 대한 상대 이동 거동의 함수이며, 제 2 트리밍 커패시터는 적어도 세이즈믹 매스의 그리고 제 2 트리밍 전극 소자의 각각의 설계 뿐만 아니라 이들의 배치 및 서로에 대한 상대 이동 거동의 함수인 것이 적합하다.
본 방법은 공진 파라미터가 회전 레이트 센서의 적어도 하나의 추가 파라미터 및/또는 회전 레이트 센서의 동작에 영향을 주는 추가 파라미터의 시간 함수로서 기술되거나 또는 공진 파라미터의 적어도 하나의 기준값으로 대체되는 제어 방법을 바람직하게 포함한다. 특히, 이 추가 파라미터는 공진 파라미터가 온도에 의존하는 변수이기 때문에 회전 레이트 센서 및/또는 회전 레이트 센서의 인접 환경에 나타나는 온도이다.
동작에 대한 메소드 정보의 컨텍스트에서, 회전 레이트 센서의 거동은 적어도 하나의 함수 및/또는 데이터의 형태로 온도에 의존하는 방식으로 존재 또는 제공되는 것이 바람직하다.
적어도 제 1 트리밍 전극 소자는 제 1 전기 전압원에 연결되고 제 2 트리밍 전극 소자 및/또는 세이즈믹 매스는 특히 제 2 전기 전압원에 연결되는 것이 바람직하다.
제 1 트리밍 전극 소자 및 제 2 트리밍 전극 소자는 각각, 실질적으로 평행한 방식으로 세이즈믹 매스의 트리밍 표면에 대향하여 위치되게 배치되는 적어도 하나의 전극 표면을 가지며, 제 1 트리밍 전극 소자 및 제 2 트리밍 전극 소자의 전극 표면들은 트리밍 표면의 대향 영역을 항상 할당받고 및/또는 특히 세이즈믹 매스의 편향 상태와 독립적으로, 세이즈믹 매스의 적어도 정의된 진폭/편향까지, 특히 또한 바람직하게는 세이즈믹 매스의 주어진 최대 편향까지 트리밍 표면의 대향 영역과 오버랩한다. 이 경우 전극 표면은 트리밍 표면의 대향 영역을 따라 항상 돌출되어 있다. 전극 표면 및 트리밍 표면은 실질적으로 평편한 설계로 이루어지는 것이 매우 특히 바람직하다.
회전 레이트 센서는 4 또는 4의 배수의 트리밍 전극 소자들을 가지며, 이 소자들 중 2 또는 2의 배수의 트리밍 전극 소자들은 각각 x-y 평면에 평행한 전극 표면을 가지며, 나머지 2 또는 2의 배수의 트리밍 전극 소자들은 x-z 평면 및/ y-z 평면에 평행한 전극 표면을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 이들 트리밍 전극 소자는 두개 이상의 세이즈믹 매스들을 공동으로 할당받는다. 특히, 회전 레이트 센서의 두개 이상의 세이즈믹 매스들은 각각 이러한 트리밍 전극 소자들을 8개 할당받는다.
회전 레이트 센서는 2-축 회전 레이트 센서로서 적합하게 설계되거나 또는 대안으로서 3-축 회전 레이트 센서로서 각각, x-y, x-z, 및 y-z 평면에 평행한 적어도 두개, 특히 정확히 두개의 트리밍 전극 소자들을 갖는 3-축 회전 레이트 센서로서 바람직하게 설계된다.
회전 레이트 센서는 적어도 하나의 커플링 소자, 특히 커플링 스프링 및/또는 커플링 바를 통하여 서로 커플링되고 특히 적어도 하나의 구동 디바이스에 의해 반대 위상으로 구동되거나 반대 위상 구동 모드를 갖는 적어도 두개의 세이즈믹 매스들을 적합하게 포함하여 이들 세이즈믹 매스의 공통 중심이 실질적으로 정지 상태를 유지하도록 한다.
회전 레이트 센서는 실리콘, 특히 단결정질 실리콘으로부터 적어도 부분적으로 바람직하게 형성되며, 적어도 하나의 세이즈믹 매스 및/또는 세이즈믹 매스의 적어도 하나의 서스펜션 소자는 전도성의 다결정질 실리콘으로부터 또는 대안으로서 바람직하게 결정질 및/또는 단결정질 실리콘으로부터 특히 바람직하게 형성된다.
본 발명은 또한, 자동차에서의 특히, 자동차의 제어 시스템에서의 회전 레이트 센서의 사용에 관한 것이다.
본 발명의 방법 및 본 발명의 회전 레이트 센서는 하나 이상의 회전 레이트를 획득하고 및/또는 적절한 신호 처리에 의해 하나 이상의 회전 가속도를 획득하는 여러가지 분야들에 이용될 수 있다. 이 경우에, 차량에서의 이용, 특히, 자동차 및 항공기에서, 자동화 기술에서, 네비게이션 시스템에서, 카메라의 이미지 안정화기 (stabilizer) 에서, 산업 로봇에서 및 게임 콘솔에서의 이용은 특히 바람직하게 각각의 대응하는 제어 시스템들에 바람직하다. 본 방법 및 회전 레이트 센서는 예를 들어, ESP와 같이 자동차 제어 시스템에서의 요 레이트 및/또는 요 가속 센서(들)에 의해/로서 사용하는 것이 매우 특히 바람직하다.
추가로, 바람직한 실시형태들은 도면을 통한 예시적인 실시형태들의 다음 설명들 및 하위 청구항들로 나타난다. 도식적으로,
도 1 내지 도 3 은 구동 방향과 직교하고 진동 평면과 직교하는 세이즈믹 매스의 원하지 않는 편향들을 억제하기 위한 예시적인 실시형태들을 보여준다.
도 4 및 도 5 는 구동 평면과 직교하고 진동 평면 내에 있는 세이즈믹 매스의 원하지 않는 편향들을 억제하기 위한 예시적인 회전 레이트 센서들을 보여준다.
도 6 은 토션 스프링 (torsion spring) 상에 현수되어 있는 원통형 세이즈믹 매스를 갖는 예시적인 회전 레이트 센서를 보여준다.
도 7 및 도 8 은 세이즈믹 매스를 갖는 회전 레이트 센서 양단에 예로서 설정된 트리밍 전압들을 보여준다.
도 9 및 도 10 은 두개의 커플링된 세이즈믹 매스들을 갖는 회전 레이트 센서 양단에 예로서 설정된 트리밍 전압들을 보여준다.
도 11 내지 도 13 은 트리밍 전압들의 제어를 나타내는 예시도를 보여준다.
적어도 부분적으로 나타내어진 미소기계 회전 레이트 센서의 도 1 내지 도 10 의 예시적인 실시형태들은 각각 회전 레이트가 획득되어질 관성계의 데카르트 x-y-z 좌표계에 대하여 각각 정렬된다. 이 좌표계를 참조로, x-방향에서의 적어도 하나의 세이즈믹 매스의 구동 방향과 각각의 예시적인 회전 레이트 센서는 센서가 적어도 z-축 및/또는 y-축을 중심으로 하는 회전 레이트들을 획득할 수 있도록 설계된다. 또한, 이들 회전 레이트 센서는 z-축 방향에서의 적용 방향 또는 구조화 방향을 가지며 이 Z-축 방향에 대하여 상기 센서들이 실리콘 웨이퍼로부터 형성된다. 이들 예시적인 실시형태의 경우, 트리밍 전극 소자들은 비가동형으로 각각 배치되고 서로에 대해 그리고 세이즈믹 매스로부터 전기적으로 절연되어 있는 방식으로 형성 및 배치된다. 트리밍 전극 소자들은 할당받은 세이즈믹 매스에 대하여 대칭 방식 또는 짝 형태의 대칭 방식으로 각각 예로서 설계되어 있는데 그 이유는 제 1 내지 제 4 상수가 각각의 경우 1 로 취해질 수 있기 때문이다.
도 1 의 a) 및 b) 는 세이즈믹 매스 (1) 에 공동으로 할당된 제 1 및 제 2 트리밍 전극 소자 (2, 3) 를 갖는 예시적인 회전 레이트 센서를 나타낸다. 세이즈믹 매스 (1) 는 x-방향으로 구동되고, 항상 x-y 평면에 대해 평행하게 세이즈믹 매스의 트리밍 표면 (8) 의 두개의 오버랩 영역들 (4 및 5) 을 가지며, 오버랩 영역들 (4 및 5) 이 트리밍 전극 소자의 전극 표면 (6, 7) 에 각각 할당된다. 이는 또한 도 1 의 b) 에 나타낸 바와 같이 x-방향에서의 세이즈믹 매스 (1) 의 최대 편향 (dmax) 에 대한 경우이다.
제 1 트리밍 커패시터 (CTO1) 및 제 2 트리밍 커패시터 (CTO2) 는 세이즈믹 매스 (1) 의 트리밍 표면 (8) 및 제 1 및 제 2 트리밍 전극 소자 (2 및 3) 의 각각의 전극 표면 (6, 7) 에 의해 형성되며, 이들 표면 (6, 7, 8) 은 x-y 평면과 평행하게 설계된다. 제 1 트리밍 전압 (UTO1) 및 제 2 트리밍 전압 (UTO2) 은 도 2 에 나타낸 바와 같이, 이들 커패시터에 인가된다.
도 3 은 세이즈믹 매스 (1) 의 위와 아래에 z-방향에서, x-y 평면에 평행하게 세이즈믹 매스 (1) 의 트리밍 표면 (8a 및 8b) 에 짝 형태로 각각 할당되며, 트리밍 전압 (UTO1, UTU2) 이 제 1 트리밍 전압으로서 인가되고 트리밍 전압 (UTO2, UTU1) 이 제 2 트리밍 전압으로서 인가되는 트리밍 커패시터들 (CTO1, CTO2, CTU1, CTU2) 을 각각 공동으로 형성하는 트리밍 전극 소자들 (2, 3, 9, 10) 을 갖는 회전 레이트 센서의 예시적인 실시형태를 보여준다.
도 1 내지 도 3 에 의해 나타내어진 예시적인 실시형태들은 구동 방향 (x-방향)과 직교하고 x-y 진동 평면과 직교하는 리드아웃 방향에서의 세이즈믹 매스의 원하지 않는 편향들을 억제하도록 설계된다.
도 4 는 x-z 평면에 평행한 전극 표면들로 설계된 네개의 트리밍 전극 소자들 (11, 12, 13 및 14) 을 가진 예시적인 회전 레이트 센서를 나타낸다. 여기서, 트리밍 전극 소자들 (11, 12, 13, 14) 및 세이즈믹 매스 (1) 는 심지어 x-z 평면에서 최대 편향이 주어지는 경우에도 세이즈믹 매스 (1) 가 항상 각각의 전극 표면이 오버랩 영역에 할당되는 공통 오버랩 영역을 갖도록 설계 및 배치된다. 트리밍 전극 소자들 (11, 12, 13, 14) 은 각각 비편향 상태에 대하여 세이즈믹 매스 (1) 의 y-방향에서의 정의된 길이에 대해 배치되고, 전극 트리밍 전압 (UT1H, UT2V) 이 제 1 트리밍 전압으로서 인가되고 전극 트리밍 전압 (UT2H, UT1V) 이 제 2 트리밍 전압으로서 인가되는 4 개의 트리밍 커패시터 (CT1H, CT2H, CT1V 및 CT2V) 를 세이즈믹 매스 (1) 와 공동으로 형성한다.
도 5 는 도 4 로부터의 회전 레이트 센서의 예시적인 실시형태를 보여주며, 여기서 트리밍 전극 소자 (11, 12, 13 및 14) 는 세이즈믹 매스 (1) 가 대응하는 대응부 (counterpart) 들을 갖는 콤 구조 (comb structure) 로서 설계되며 트리밍 전극 소자들 (11, 12, 13, 14) 은 각각 기판 (S) 상에 현수되어 있다. 트리밍 전극 소자들의 콤 구조들과 세이즈믹 매스 (1) 의 콤 구조들 사이에는, 트리밍 전압 (UT1H, UT2V) 이 제 1 트리밍 전압으로서 인가되고 트리밍 전압 (UT2H, UT1V) 이 제 2 트리밍 전압으로서 인가되는 트리밍 커패시터 (CT1H, CT2H, CT1V 및 CT2V) 가 형성되어 있다.
도 4 및 도 5 에 의해 나타내어진 예시적인 실시형태들은 구동 모드와 리드아웃 모드에 의해 정의되는 구동 방향 (x-방향)과 직교하고 진동 평면 (x-y 평면) 내에 있는 세이즈믹 매스의 원하지 않는 편향들을 억제하도록 설계된다.
2-축 회전 레이트 센서, 바꾸어 말하면 두개의 축을 중심으로 하는 회전 레이트들에 대하여 감응하는 회전 레이트 센서로서 회전 레이트 센서의 예시적인 실시형태 (도시 생략) 에서, 상기 센서는 8개의 트리밍 전극 소자들을 갖는데, 이들 소자 중 네개는 세이즈믹 매스 위에 두개 그리고 아래에 두개인 각각 x-y 평면에 평행한 전극 표면들을 갖고, 나머지 네개는 두개가 세이즈믹 매스의 상류에 배치되고 두개가 세이즈믹 매스의 하류에 배치된, x-z 평면에 평행한 전극 표면을 각각 갖는다. 이 경우, 이들 트리밍 전극 소자는 세이즈믹 매스에 공동으로 할당된다.
도 6 은 z-축을 중심으로 하여 회전식으로 편향될 수 있는 토션 스프링 (21) 상에 현수된 원통형 세이즈믹 매스 (20) 를 가진 회전 레이트 센서의 예시적인 실시형태를 나타낸다. 추가로, 토션 스프링 (21) 은 x-축을 중심으로 하여 세이즈믹 매스 (20) 의 회전 편향을 가능하게 한다. 이 예시적인 실시형태의 구동 모드는 z-축을 중심으로 하여 회전식으로 오실레이션하고, 리드아웃 모드는 x-축을 중심으로 하여 회전식으로 오실레이션하고 세이즈믹 매스 (20) 의 대향 에지들은 z-방향에서 반대 위상으로 편향된다. 트리밍 전극 소자들 (22, 23, 24 및 25) 은 이 경우에 기판 (S) 또는 관성계 상에 현수되어 있고 z-방향에서 세이즈믹 매스 (20) 아래에 배치되어 세이즈믹 매스에 할당되며 트리밍 전압 (UT1H, UT2V) 이 제 1 트리밍 전압으로서 인가되고 트리밍 전압 (UT2H, UT1V) 이 제 2 트리밍 전압으로서 인가되는 트리밍 커패시터 (CT1H, CT2H, CT1V 및 CT2V) 를 세이즈믹 매스와 공동으로 형성한다.
예시적인 실시형태 (도시 생략) 에서, 네개의 트리밍 전극 소자들이 도 6 으로부터의 트리밍 전극 소자들에 대응하는 방식으로 z-방향에서 세이즈믹 매스 위에 할당된다. 추가적인 대안의 예시적 실시형태 (도시 생략) 에서, 세이즈믹 매스는 z-방향에 대하여 세이즈믹 매스 아래에 네개 그리고 세이즈믹 매스 위에 네개인 8개의 트리밍 전극 소자들을 할당받는다.
도 7 에서 예로 들어 설명된 회전 레이트 센서는 세이즈믹 매스 (1) 에 공동으로 할당되고 따라서 트리밍 커패시터 (CTO1 및 CTO2) 를 형성하는 제 1 및 제 2 트리밍 전극 소자 (2, 3) 만을 갖는데 트리밍 커패시터 (CTO1 및 CTO2) 상에는 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1) 및 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2) 이 존재한다. 예시적인 방법에서는, 이들 두개의 트리밍 전압은 각각 적어도 직교 위상 파라미터와 공진 파라미터의 함수로서 설정된다. 트리밍 전압들 (UTO1 및 UTO2)은 가능한 직교 위상과 독립적으로, DC 전압으로서 트리밍 커패시터 (CTO1 및 CTO2) 에 인가된다. 이 때문에, 트리밍 전극 소자들 (2, 3) 은 예를 들어 전기 전압원에 각각 연결되고 세이즈믹 매스 (1) 는 전기 접지에 연결된다. 하기 식에 따르면,
Figure 112011095440851-pct00006
이고 트리밍 전압들 (UTO1 및 UTO2) 은 공진 파라미터 (Uf) 의 함수로서 설정된다. 이에 의해 회전 레이트 센서의 공진 주파수는 정교하게 시프트된다. 회전 레이트 센서가 직교 위상 또는 직교 위상 신호를 갖고 있지 않으면 트리밍 전압 (UTO1 및 UTO2) 은 동일값들로 설정된다. 따라서, 다음 식을 갖는다.
Figure 112011095440851-pct00007
그러나, 회전 레이트 센서가 직교 위상 또는 직교 위상 신호를 갖고 있으면 직교 위상 또는 직교 위상 신호는 트리밍 전압에 의해 추가적으로 제거된다. 이 경우, 직교 위상 파라미터 (UT) 는 직교 위상을 제거하는데 필요한 전기 전압의 기준이다. 트리밍 전압들 (UTO1 및 UTO2) 은 하기 식에 따라 직교 위상 파라미터 (UT) 의 함수로서 설정된다.
Figure 112011095440851-pct00008
이에 의해 직교 위상이 제거된다.
이 경우 회전 레이트 센서가 최대 트리밍가능 직교 위상을 가질 때 트리밍 전압은 다음 관계식에 따라 제한값으로 설정된다.
Figure 112011095440851-pct00009
최대 인가가능 트리밍 전압의 레벨은 예상될, 최대 이용가능 전극 표면 및 최대 직교 위상 신호에 의존한다. 이 예에 대하여 반대인 직교 위상 신호의 경우에, 트리밍 전압들은 교대 방식 (interchanged fashion) 으로 인가된다. 식 (1) 및 (3) 에 따라, 트리밍 전압은 다음과 같이 설정된다:
Figure 112011095440851-pct00010
Figure 112011095440851-pct00011
도 8 에 나타낸 예시적인 실시형태는 도 7 에 나타낸 예시적인 실시형태에 기초하지만 이 경우에 z-방향에서 세이즈믹 매스 (1) 아래에 배치된 두개의 추가적인 트리밍 전극 소자 (9 및 10) 가 추가되었다. 이들은 세이즈믹 매스 (1) 와 함께 추가적인 트리밍 커패시터 (CTU1 및 CTU2) 를 형성한다. 이 경우에, 트리밍 전압 (UTU1 = UTO2) 이 트리밍 커패시터 (CTU1) 에 인가되며, 바꾸어 말하면, 동일한 트리밍 전압이 트리밍 커패시터 (CTO2)에 인가되고, 트리밍 전압 (UTU2 = UTO1) 이 트리밍 커패시터 (CTU2) 에 인가되며, 바꾸어 말하면 동일한 트리밍 전압이 트리밍 커패시터 (CTO1) 에 인가된다. 트리밍 전압들 (UTO1, UTO2, UTU1, 및 UTU2) 은 예를 들어, 식 (5) 및 (6) 에 의해 정의된 바와 같이 선택되며, 따라서 회전 레이트 센서의 리드아웃 모드의 정의된 공진 주파수를 설정하는 것과 함께 회전 레이트 센서의 직교 위상을 제거하기 위하여 직교 위상 파라미터 (UT) 와 공진 파라미터 (Uf) 의 함수로서 설정된다.
예를 들어, 스프링으로서 설계된 커플링 소자 (16) 를 통하여 서로 커플링된 두개의 세이즈믹 매스 (1 및 15) 를 가진 회전 레이트 센서의 예시적인 실시형태를 도 9 및 도 10 에 각각 나타낸다. 세이즈믹 매스 (1 및 15) 는 이 경우에 반대 위상으로 구동되며 따라서 반대 위상 구동 모드를 갖고, 그 결과 공통 중심부가 정지 상태로 유지되고 두개의 세이즈믹 매스들 (1, 15) 은 구동 모드와 리드아웃 모드 각각에 대하여 공통 공진 주파수를 갖는다. 세이즈믹 매스들 (1, 15) 의 서스펜션 스프링 소자들 (17) 은 예를 들어 동일한 방향으로 경사져 있다. 트리밍 전극 소자 (2, 3) 와 세이즈믹 매스 (1) 사이 뿐만 아니라 트리밍 전극 소자 (18, 19) 와 세이즈믹 매스 (15) 사이에서의 각각의 트리밍 커패시터 (CTLO1, CTLO2, CTRO1 및 CTRO2) 양단의 트리밍 전압은 각각, 짝형태(pairwise) 방식으로 동일하게 설정되는데, 즉, 제 1 트리밍 전압은 CTLO1 및 CTRO1에 UTLO1, UTRO1으로 설정되고 제 2 트리밍 전압은 CTLO2 및 CTRO2에 UTLO2, UTRO2으로 짝형태 방식으로 동일하게 설정된다. 도 10 에 의해 나타내어진 예시적인 실시형태는 z-방향에서 세이즈믹 매스 (1 및 15) 아래의 두개의 트리밍 전극 소자들 (31, 32, 33 및 34) 을 각각 추가적으로 갖는다. 이 경우, 제 1 및 제 2 트리밍 전압은 다음과 같이 설정된다:
제 1 트리밍 전압:
Figure 112011095440851-pct00012
및
제 2 트리밍 전압:
Figure 112011095440851-pct00013
도 11 및 도 12 는 직교 위상 파라미터 (UT) 와 공진 파라미터 (Uf) 에 의해 제 1 및 제 2 트리밍 전압의 제어를 나타내는 두개의 예시적인 도면을 나타낸다. 직교 위상 파라미터 (UT) 및 공진 파라미터 (Uf) 는 처음 "시작", 기능 블록 A 에서 정의된다. 도 11 및 도 12 에 나타낸 제어 시스템은 직교 위상 트리밍/제어만을 수행하는데 이용되고 공진 주파수/리드아웃 모드의 주파수는 방법에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는 상태로 된다. 도 11 에서, 공진 파라미터 (Uf) 는 정의된 상수값을 갖고 도 12 에서 Uf 는 온도의 함수로서 변한다. 회전 레이트 센서의 직교 위상 신호에 의존하는 직교위상 파라미터 (UT) 는 예를 들어 심지어 0 일 수 있는 일정한 시작값을 갖는다. 후속하여, 직교 위상 신호 (QS) 가 기능 블록 B 에서 측정되며: 이는 구동 모드에 대하여 180° 또는 0° 만큼 위상 시프트된 리드아웃 신호의 성분으로서 검출되고 대응 획득되거나 또는 회전 레이트에 대하여 90° 또는 270° 에 매칭되는 신호 성분으로서 또는 리드아웃 신호의 유용한 신호로서 위상 시프트된다. 이 후, 기능 블록 C 에서, 측정된 직교 위상 신호 (QS) 가 임계값, 예를 들어 0 보다 크거나 또는 작거나 또는 동일한지 여부가 평가된다. 이에 따라, 직교 위상 파라미터 (UT) 는 후속하여 함수 블록 D 에서 증가 또는 감소 또는 동일하게 유지되는데, 이는 예를 들어 함수 및/또는 정의된 값에 의해 가산 및/또는 승산함으로써 수행될 수 있다. 이는 기능 블록 E 에서, 트리밍 전압 (UTO1 및 UTO2) 이 각각, 나타낸 공식인 signum 함수로서 정의되어 있는 sgn에 따라 회전 레이트 센서의 트리밍 커패시터에 직교 위상 파라미터 (UT) 와 공진 파라미터 (Uf) 의 함수로서 인가된다는 것을 의미한다. 이 경우, 이들 구동 함수는 제어 시스템의 조작 변수들을 형성한다. 기능 블록 B 가 후속하여 다시 실행되며 다음의 제어 루프가 시작한다.
도 13으로부터의 도시적인 예시적 방법도에 있어서, 기능 블록 A 에서 파라미터 Uf 와 UT 양쪽 모두가 정의된 값으로 시작한다. 후속하여, 기능 블록 B 에서 리드아웃 모드와 구동 모드 사이의 주파수 차 (Δf) 인 것으로서 직교 위상 신호 (QS) 가 측정된다. 이 후, 기능 블록 C 에서, 이들 값 (QS, Δf) 은 각각, 정의된 임계값과 비교되고, 그 후 직교 위상 파라미터 (UT) 와 공진 파라미터 (Uf) 가 기능 블록 D 에서 각각의 비교 결과 a), b), c), d), e), f) 에 따라, 기능 블록 D 에 나타낸 바와 같이 피팅된다. 이 피팅은 파라미터들 (UT 및 Uf) 을 증가 또는 감소시키는 것 또는 이들에 영향을 주지 않고 예를 들어, 하나 이상의 가산/감산 및/또는 승산을 하나 이상의 정의된 상수들 및/또는 함수들에 의해 수행하는 것을 포함한다. 이후, 기능 블록 E 에서, 트리밍 전압 (UTO1 및 UTO2) 이 각각, 나타낸 공식인 signum 함수로서 정의되어 있는 sgn에 따라 회전 레이트 센서의 트리밍 커패시터에 직교 위상 파라미터 (UT) 와 공진 파라미터 (Uf) 의 함수로서 인가된다. 이에 의하여, 가능하다면, 파라미터들 (UT 및 Uf) 양쪽 모두의 피팅의 함수로서, 직교 위상 억제를 수행하고 동시에 동일한 트리밍 전극 및 트리밍 전압에 의해 리드아웃 모드의 주파수 피트 또는 주파수 시프트를 수행하는 것이 가능하다. 기능 블록 B 가 후속하여 다시 실행되며 다음의 제어 루프가 시작한다.
도 11 내지 도 13 에 설명된 예시적인 실시형태에서, 직교 위상 파라미터 (UT) 의 제곱 처리는 직교 위상 신호 (QS) 에서의 감소를 가져오고 대응하여 예시적인 회전 레이트 센서가 설계됨이 추정되거나 예상된다.

Claims (13)

  1. 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법으로서,
    상기 미소기계 회전 레이트 센서는,
    적어도 하나의 편향적으로 현수되어 있는 세이즈믹 매스 (seismic mass);
    상기 세이즈믹 매스를 구동하는 적어도 하나의 구동 디바이스; 및
    상기 세이즈믹 매스에 직접 또는 간접으로 공동으로 할당되는 적어도 하나의 제 1 트리밍 전극 소자 및 적어도 하나의 제 2 트리밍 전극 소자를 포함하고,
    상기 방법은:
    상기 제 1 트리밍 전극 소자와 상기 세이즈믹 매스 사이에 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1, UTLO1, UTRO1, UTU2, UT1H, UT2V) 을 설정하는 단계; 및
    상기 제 2 트리밍 전극 소자와 상기 세이즈믹 매스 사이에 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2, UTLO2, UTRO2, UTU1, UT2H, UT1V) 을 설정하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 전기 트리밍 전압 및 상기 제 2 전기 트리밍 전압은 적어도 상기 레이트 센서의 측정된 직교 위상 신호로부터 결정된 직교 위상 파라미터 (UT) 의 제곱과 공진 파라미터 (Uf) 의 제곱의 합의 제곱근에 기초한 함수로서 설정되고,
    상기 직교 위상 파라미터는:
    a) 상기 측정된 직교 위상 신호가 직교 위상 임계값보다 크면 증가되고,
    b) 상기 측정된 직교 위상 신호가 상기 직교 위상 임계값보다 작으면 감소되며,
    c) 상기 측정된 직교 위상 신호가 상기 직교 위상 임계값과 동일하면 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 트리밍 전압을 설정하는 단계 및 상기 제 2 전기 트리밍 전압을 설정하는 단계는 제어 시스템에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 상수 (α) 가 곱해진 상기 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1, UTLO1, UTRO1, UTU2, UT1H, UT2V) 의 제곱과 제 2 상수 (β) 가 곱해진 상기 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2, UTLO2, UTRO2, UTU1, UT2H, UT1V) 의 제곱과의 합이 일정하게 유지되도록 및/또는 제곱에 대한 공진 파라미터 (Uf) 의 제 1 기준값으로 설정되도록 상기 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1, UTLO1, UTRO1, UTU2, UT1H, UT2V) 및 상기 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2, UTLO2, UTRO2, UTU1, UT2H, UT1V) 이 설정되는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    추가로, 제 3 상수 (γ) 가 곱해진 상기 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1, UTLO1, UTRO1, UTU2, UT1H, UT2V) 의 제곱과 제 4 상수 (δ) 가 곱해진 상기 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2, UTLO2, UTRO2, UTU1, UT2H, UT1V) 의 제곱과의 차가 일정하게 유지되고 및/또는 제곱에 대한 직교 위상 파라미터 (UT) 의 제 1 기준값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 상수 (α), 상기 제 2 상수 (β), 상기 제 3 상수 (γ) 및 상기 제 4 상수 (δ) 가 각각 적어도 제 1 트리밍 커패시터 (CTO1, CTLO1, CTRO1) 와 제 2 트리밍 커패시터 (CTO2, CTLO2, CTRO2) 의 함수인 포지티브 값을 갖고, 상기 제 1 트리밍 커패시터 (CTO1, CTLO1, CTRO1) 는 적어도 상기 세이즈믹 매스 및 상기 제 1 트리밍 전극 소자의 각각의 설계 뿐만 아니라 상기 세이즈믹 매스 및 상기 제 1 트리밍 전극 소자의 배치 및 서로에 대한 상대 이동 거동의 함수이며, 상기 제 2 트리밍 커패시터 (CTO2, CTLO2, CTRO2) 는 적어도 상기 세이즈믹 매스 및 상기 제 2 트리밍 전극 소자의 각각의 설계 뿐만 아니라 상기 세이즈믹 매스 및 상기 제 2 트리밍 전극 소자의 배치 및 서로에 대한 상대 이동 거동의 함수인 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 1 상수 (α) 가 곱해진 상기 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1, UTLO1, UTRO1, UTU2, UT1H, UT2V) 과 제 2 상수 (β) 가 곱해진 상기 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2, UTLO2, UTRO2, UTU1, UT2H, UT1V) 의 합이 일정하게 유지되도록 및/또는 공진 파라미터 (Uf) 의 제 1 기준값으로 설정되도록 상기 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1, UTLO1, UTRO1, UTU2, UT1H, UT2V) 및 상기 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2, UTLO2, UTRO2, UTU1, UT2H, UT1V) 이 설정되고,
    추가로, 제 3 상수 (γ) 가 곱해진 상기 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1, UTLO1, UTRO1, UTU2, UT1H, UT2V) 과 제 4 상수 (δ) 가 곱해진 상기 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2, UTLO2, UTRO2, UTU1, UT2H, UT1V) 과의 차가 일정하게 유지되고 및/또는 직교 위상 파라미터 (UT) 의 제 1 기준값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 공진 파라미터 (Uf) 또는 상기 공진 파라미터의 제 1 기준값이 상기 회전 레이트 센서의 적어도 하나의 추가 파라미터 및/또는 상기 회전 레이트 센서의 동작에 영향을 주는 추가 파라미터의 시간 함수로서 기술되거나 또는 상기 공진 파라미터의 적어도 하나의 제 2 기준값으로 대체되는 제어 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 추가 파라미터는 상기 회전 레이트 센서 및/또는 상기 회전 레이트 센서의 인접 환경에 나타나는 온도인 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    적어도 상기 제 1 트리밍 전극 소자는 제 1 전기 전압원에 연결되고 상기 제 2 트리밍 전극 소자 및/또는 상기 세이즈믹 매스는 제 2 전기 전압원에 연결되는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 트리밍 전극 소자 및 상기 제 2 트리밍 전극 소자는 각각, 실질적으로 평행한 방식으로 상기 세이즈믹 매스의 트리밍 표면에 대향하여 위치되게 배치되는 적어도 하나의 전극 표면을 가지며, 상기 제 1 트리밍 전극 소자의 전극 표면 및 상기 제 2 트리밍 전극 소자의 전극 표면은 상기 세이즈믹 매스의 트리밍 표면의 대향 영역을 항상 할당받고 및/또는 상기 세이즈믹 매스의 편향 상태와 독립적으로, 적어도 정의된 진폭/편향도까지, 상기 트리밍 표면의 대향 영역과 각각 오버랩하는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서의 정밀 측정 동작을 위한 방법.
  11. 미소기계 회전 레이트 센서로서,
    편향적으로 현수되어 있는 적어도 하나의 세이즈믹 매스;
    상기 세이즈믹 매스를 구동하는 적어도 하나의 구동 디바이스; 및
    상기 세이즈믹 매스에 직접 또는 간접으로 공동으로 할당되는 적어도 하나의 제 1 트리밍 전극 소자 및 적어도 하나의 제 2 트리밍 전극 소자로서, 적어도 제 1 트리밍 전극 소자는 제 1 전기 전압원에 연결되고, 제 1 전기 트리밍 전압 (UTO1, UTLO1, UTRO1, UTU2, UT1H, UT2V) 이 상기 제 1 트리밍 전극 소자와 상기 세이즈믹 매스 사이에 설정되고, 제 2 전기 트리밍 전압 (UTO2, UTLO2, UTRO2, UTU1, UT2H, UT1V) 이 상기 제 2 트리밍 전극 소자와 상기 세이즈믹 매스 사이에 설정되는, 상기 적어도 하나의 제 1 트리밍 전극 소자 및 상기 적어도 하나의 제 2 트리밍 전극 소자를 포함하고,
    상기 제 1 전기 트리밍 전압 및 상기 제 2 전기 트리밍 전압은 적어도 상기 레이트 센서의 측정된 직교 위상 신호로부터 결정된 직교 위상 파라미터 (UT) 의 제곱과 공진 파라미터 (Uf) 의 제곱의 합의 제곱근에 기초한 함수로서 설정되고,
    상기 직교 위상 파라미터는:
    a) 상기 측정된 직교 위상 신호가 직교 위상 임계값보다 크면 증가되고,
    b) 상기 측정된 직교 위상 신호가 상기 직교 위상 임계값보다 작으면 감소되며,
    c) 상기 측정된 직교 위상 신호가 상기 직교 위상 임계값과 동일하면 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 미소기계 회전 레이트 센서는 자동차에 사용되는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 미소기계 회전 레이트 센서는 자동차의 제어 시스템에 사용되는 것을 특징으로 하는 미소기계 회전 레이트 센서.
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