对于MEMS振动陀螺的研究，国外开始得比较早。最早的可以进行批量生产的硅微振动陀螺是由美国Draper实验室的Charles Stark于1991年实现的[11]，是由扭转弯曲支承两个万向节的体硅振动陀螺；1993年仍由该实验室研制出硅在玻璃上的音叉陀螺，用梳齿驱动静电力振动，与驱动模态正交的转动信号会产生面外的振动模态产生电容变化从而检测[12]。而自1993年以后，硅微机械振动陀螺迅猛发展。1996年美国加州大学伯克利分校首次报道用于检测z轴方向输入的框架式表面加工微机械陀螺，1998年由Draper实验室研究出支撑于玻璃基底上的硅音叉式陀螺，Draper实验室已对多达200多个不同型号的MEMS陀螺完成了封装和测试。2008年Houri Johari等人研究出了仅利用单质量块就能敏感三个方向角速度输入的碟形陀螺[13]。Rockwell公司和Analog Device公司已有许多性能良好的低精度的MEMS陀螺仪和加速度产品，汽车工业领域是其主要应用领域。俄国在研制精密MEMS陀螺方面也颇有建树，对固体波动陀螺等的研究也有许多进展。国内对MEMS陀螺的研究虽然起步较晚，但已有多个高校及研究院所正致力于MEMS惯性仪表的开发和研究，在理论和加工工艺上都取得了很多成果[14,15]。42894

作为MEMS陀螺的典型代表，近20年来，经过研究人员不断努力已经使得电容式微机械陀螺的发展速度不断提升，不过可以处于实用阶段的尚为低精度陀螺，能达到高精度的产品还未见报道。这主要是由于不论在MEMS加工工艺还是信号检测的技术上都存在技术难度，主要表现在如下几个方面：驱动模态和检测模态表现出的品质因子无法做到一致；检测电容的变化量很小因此很难有效正确地检测[16]，在此情况下不能忽视寄生电容的干扰效应；电路噪声和机械噪声的共同作用对器件分辨率的影响；环境噪声和温度对器件的影响；陀螺受到带宽的限制等。论文网

由于以上问题的限制，世界上目前已知的MEMS陀螺仪的性能还没有办法达到惯性级，目前应用于商业的陀螺也仅停留在使速率级的指标提高的层面上。如下表1.1为不同级别陀螺对应的性能指标[17]。

表1.1  不同级别陀螺的性能指标

性能指标 惯性级 战术级 速率级

标度因子/%

零漂/(°/h)

带宽/Hz

最大输入角速度/(°/s)

成本/$

应用范围 <0.001

<0.01

约100

>400

>100 000

商用/军用飞机、船舶、航天器等 0.01～0.1

0.1～10

约100

>500

10 000～50 000

商业姿态航向参考系统、制导弹药等 0.1～1

10～1 000

>70

50～1 000

50～10 000

照相机、医学仪器、游戏、汽车等