專利名稱：雙軸諧振式硅微加速度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微機(jī)電系統(tǒng)MEMS中的微慣性傳感器技術(shù)，特別是一種雙軸諧振式硅微加速度計(jì)。
背景技術(shù)：
諧振式硅微加速度計(jì)是典型的MEMS慣性傳感器，其研究始于20世紀(jì)70年代初， 現(xiàn)有電容式、壓電式、壓阻式、熱對(duì)流、隧道電流式和諧振式等多種形式。諧振式硅微加速度計(jì)的獨(dú)特特點(diǎn)是其輸出信號(hào)是頻率信號(hào)，它的準(zhǔn)數(shù)字量輸出可直接用于復(fù)雜的數(shù)字電路， 具有很高的抗干擾能力和穩(wěn)定性，而且免去了其它類型加速度計(jì)在信號(hào)傳遞方面的諸多不便，直接與數(shù)字處理器相連。目前美國(guó)Draper實(shí)驗(yàn)室對(duì)諧振式加速度計(jì)的研究處于國(guó)際領(lǐng)先地位，研究開(kāi)發(fā)的微機(jī)械加速度計(jì)主要應(yīng)用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈，零偏穩(wěn)定性和標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性分別達(dá)到5 μ g和3ppm。因此諧振式硅微加速度計(jì)具有良好的發(fā)展前景。諧振式硅微加速度計(jì)結(jié)構(gòu)一般由諧振梁和敏感質(zhì)量塊組成，敏感質(zhì)量塊將加速度轉(zhuǎn)換為慣性力，慣性力作用于諧振梁的軸向，使諧振梁的頻率發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)試諧振頻率推算出被測(cè)加速度。2006年，北京航空航天大學(xué)樊尚春等針對(duì)以往的諧振式加速度計(jì)提出一種新的雙軸諧振式加速度計(jì)(樊尚春，仁杰.一種雙軸諧振式微機(jī)械加速度計(jì)，北京航空航天大學(xué)， CN 1844932A)。該結(jié)構(gòu)由質(zhì)量塊、支撐梁、音叉和力學(xué)放大系統(tǒng)組成，質(zhì)量塊呈“回”字型， 四個(gè)音叉位于質(zhì)量塊的中間，呈中心對(duì)稱布置，克服了質(zhì)量塊利用率不高的缺點(diǎn)，同時(shí)材料不均勻性和環(huán)境溫度對(duì)四個(gè)音叉的影響一致，可通過(guò)差分檢測(cè)消除環(huán)境溫度對(duì)器件性能的影響，但實(shí)際上加工誤差使得四個(gè)對(duì)稱的諧振器的諧振頻率并不完全相等，作用在四個(gè)諧振器上的熱應(yīng)力也不相同，則無(wú)法通過(guò)差分檢測(cè)的方式消除熱應(yīng)力的影響。該結(jié)構(gòu)的四個(gè)諧振器直接與固定基座相連，加工殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力對(duì)諧振頻率的影響很大，從而使得速度計(jì)的頻率溫度系數(shù)較大?！盎亍弊中偷馁|(zhì)量塊受到加工誤差影響，易形成質(zhì)量偏心，造成χ 軸和y軸交叉軸靈敏度過(guò)大。并且該結(jié)構(gòu)的四個(gè)音叉相鄰布置，電耦合較大，當(dāng)諧振器的諧振頻率相近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生鄰頻干擾，降低加速度計(jì)的靈敏度。且該結(jié)構(gòu)的四個(gè)諧振器無(wú)隔離結(jié)構(gòu)，x、y軸交叉靈敏度大。2010年，南京理工大學(xué)裘安萍等公開(kāi)了一種硅微諧振式加速度計(jì)(裘安萍，施芹， 蘇巖.硅微諧振式加速度計(jì)，南京理工大學(xué)，申請(qǐng)?zhí)?0101(^93127. 9)，該結(jié)構(gòu)由硅和玻璃兩層構(gòu)成，機(jī)械結(jié)構(gòu)制作在單晶硅片上，玻璃作為襯底。機(jī)械結(jié)構(gòu)由質(zhì)量塊、諧振器、杠桿放大機(jī)構(gòu)和外框架等組成，兩個(gè)諧振器位于質(zhì)量塊上下兩側(cè)，質(zhì)量塊由四根折疊梁支撐，只用于檢測(cè)一個(gè)軸的加速度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種低溫度系數(shù)、耦合系數(shù)小、靈敏度高、抗沖擊能力強(qiáng)、交叉軸靈敏度小、易于實(shí)現(xiàn)高精度雙軸加速度測(cè)量的雙軸諧振式硅微加速度計(jì)結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為一種雙軸諧振式硅微加速度計(jì)，由上下兩層構(gòu)成，上層為制作在單晶硅片上的加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，下層為制作在玻璃襯底上的信號(hào)引線，其中加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)由質(zhì)量塊、外框架、四個(gè)諧振器、八個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)、四個(gè)剛性桿和四個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成，其中，八個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，其支點(diǎn)端和輸出端都采用了細(xì)長(zhǎng)梁，輸入端采用了軸對(duì)稱的多折梁結(jié)構(gòu)。質(zhì)量塊位于結(jié)構(gòu)的中間，第一、三諧振器對(duì)稱布置在質(zhì)量塊的上下兩側(cè)，該兩個(gè)諧振器的一端與外框架相連，第一諧振器的另一端與第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接，第三諧振器的另一端與第三導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接，第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與第一剛性桿連接，第三導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與第三剛性桿連接；第一剛性桿的左右兩端與第一、二一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端相連，第三剛性桿的左右兩端與第五、六一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端相連，該第一、二、五、六一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)端與外框架相連，且輸入端與質(zhì)量塊相連；第二、四諧振器對(duì)稱布置在質(zhì)量塊的左右兩側(cè)，該兩個(gè)諧振器的一端與外框架相連，第二諧振器的另一端與第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接，第四諧振器的另一端與第四導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接，第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與第一剛性桿連接，第四導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與第四剛性桿連接；第二剛性桿的左右兩端與第三、四一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端相連，第四剛性桿的左右兩端與第七、八一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端相連，該四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)端與外框架相連，且輸入端與質(zhì)量塊相連；外框架通過(guò)固定基座使上層的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分懸空在下層的玻璃襯底部分之上。各一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端依次通過(guò)第一剛性桿和第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與第一諧振器相連，第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的兩端與外框架相連。第一、二、三、四諧振器結(jié)構(gòu)相同，即每個(gè)諧振器由兩根諧振梁兩個(gè)固定驅(qū)動(dòng)電極、 四個(gè)固定檢測(cè)電極以及活動(dòng)梳齒組成，兩根諧振梁的中間部分相連，采用雙邊驅(qū)動(dòng)，即在兩根諧振梁的兩側(cè)布置了活動(dòng)梳齒，在活動(dòng)梳齒的外側(cè)布置了驅(qū)動(dòng)電極和內(nèi)側(cè)布置了四個(gè)固定檢測(cè)電極，活動(dòng)梳齒與驅(qū)動(dòng)電極和固定檢測(cè)電極上的固定梳齒對(duì)插形成驅(qū)動(dòng)電容和檢測(cè)電容。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(1)采用四個(gè)諧振器，分別位于質(zhì)量塊的上下、左右兩側(cè)，可用于檢測(cè)兩個(gè)軸Ouy軸)的加速度；( 質(zhì)量塊通過(guò)其四周的杠杠放大機(jī)構(gòu)的輸入端支撐使之懸空在襯底之上，避免采用了支撐梁支撐，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時(shí)由加速度轉(zhuǎn)換的慣性力有效地傳遞到諧振器上；(3)四個(gè)諧振器位于質(zhì)量塊的四周，增加了電信號(hào)之間的空間距離，大大減小電耦合，提高靈敏度；(4)該加速度計(jì)的諧振器和杠桿都通過(guò)外框架與固定基座相連，大大減小了加工殘余應(yīng)力和工作環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率的影響，提高了諧振器諧振頻率的穩(wěn)定性，減小了頻率的溫度系數(shù)；( 每個(gè)諧振器的諧振梁由兩根梁組成，且梁的中間相連，實(shí)現(xiàn)了雙邊驅(qū)動(dòng)，降低了高階模態(tài)的干擾；(6) —級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)端和輸出端都采用了細(xì)梁結(jié)構(gòu)，輸入梁采用了多折梁結(jié)構(gòu)，從而支點(diǎn)端和輸出端的軸向拉伸剛度很大而彎曲剛度很小，且支點(diǎn)端細(xì)梁的軸向與杠桿軸向相互垂直，實(shí)現(xiàn)了放大倍數(shù)接近傳統(tǒng)杠桿放大機(jī)構(gòu)的理論值；(7) — 級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端通過(guò)剛性桿與諧振器連接，剛性桿在相應(yīng)的加速度敏感方向的剛度較大，可以有效地將杠桿輸出的慣性力傳遞給諧振梁；(8)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與外框架相連，在相應(yīng)加速度敏感方向的正交方向上有很大的剛度，隔離了與諧振器敏感方向正交的加速度， 大大減小了 x、y軸的交叉軸靈敏度。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1是本實(shí)用新型的雙軸諧振式硅微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的諧振器和一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖1，本實(shí)用新型基于諧振式硅微加速度計(jì)，用于測(cè)量平行于基座水平的兩個(gè)軸向的加速度的測(cè)量?jī)x器，由上下兩層構(gòu)成，上層為制作在單晶硅片上的加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，下層為制作在玻璃襯底上的信號(hào)引線。加速度計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)由質(zhì)量塊1、外框架2、四個(gè)諧振器3a、3b、3c、3d和八個(gè)完全相同的一級(jí)杠桿放大結(jié)構(gòu)如、仙、如、4(1、如、4廠48、411、四個(gè)剛性桿7a、7b、7c、7d和四個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6a、6b、6c、6d組成。質(zhì)量塊1布置在加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的中間，第一、三諧振器3a、3c對(duì)稱布置在質(zhì)量塊1的上下兩側(cè)，該兩個(gè)諧振器3a、3c的一端與外框架2相連，第一諧振器3a的另一端與第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6a連接，第三諧振器3c的另一端與第三導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6c連接，第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6a與第一剛性桿7a連接，第三導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6c與第三剛性桿7c連接；第一剛性桿7a的左右兩端與第一、二一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)4a、4b的輸出端相連，第三剛性桿7c的左右兩端與第五、六一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)如、4f的輸出端相連，該第
一、二、五、六一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)^、4b3e、4f的支點(diǎn)端與外框架2相連，且輸入端與質(zhì)量塊 1相連；第二、四諧振器:3b、3d對(duì)稱布置在質(zhì)量塊1的左右兩側(cè)。該兩個(gè)諧振器!3b、3d的一端與外框架2相連，第二諧振器北的另一端與第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6b連接，第四諧振器3d的另一端與第四導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6d連接，第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6b與第二剛性桿7b連接，第四導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6d與第四剛性桿7d連接；第二剛性桿7b的左右兩端與第三、四一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)k、4d的輸出端相連，第四剛性桿7d的左右兩端與第七、八一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)4g、4h的輸出端相連，該四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)4c、4d、4g、4h的支點(diǎn)端與外框架2相連，且輸入端與質(zhì)量塊1相連； 外框架2通過(guò)固定基座5ajb、5c、5d使上層的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分懸空在下層的玻璃襯底部分之上。四個(gè)諧振器的一端通過(guò)外框架2與固定基座5ajb、5c、5d相連，減小了殘余應(yīng)力以及熱應(yīng)力對(duì)諧振器諧振頻率的影響，大大減小頻率的溫度系數(shù)。第一、三導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6a、 6c在χ方向具有較大的剛度，較好地隔離了 χ方向運(yùn)動(dòng)對(duì)第一、三諧振器3a、3c的影響，第
二、四導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6b、6d在y方向具有較大的剛度，較好地隔離了y方向運(yùn)動(dòng)對(duì)第二、四諧振器!3b、3d的影響，從而減小了交叉軸靈敏度。第一、三剛性桿7a、7c的y方向剛度較大，而第二、四剛性桿7b、7d的χ方向剛度較大，可以有效地將杠桿輸出的慣性力傳遞給諧振梁。 八個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)^、4b3c、4d3e、4f、4g、4h的支點(diǎn)端通過(guò)外框架2與固定基座5a、 ^、5c、5d相連，減小了殘余應(yīng)力以及熱應(yīng)力對(duì)杠桿放大倍數(shù)的影響。八個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)^、4b3c、4d3e、4f、4g、4h的輸入端與質(zhì)量塊1相連，從而將質(zhì)量塊1懸空在玻璃襯底之上。外框架2通過(guò)固定基座5ajb、5c、5d使上層的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分懸空在下層的玻璃襯底部分之上，第一、二、三、四諧振器3a、3b、3c、3d和一八個(gè)級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)^、4b3c、4d3e、 4f、4g、4h都通過(guò)外框架2與基座5ajb、5c、5d相連，大大減小了加工殘余應(yīng)力以及環(huán)境變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)加速度計(jì)性能的影響。第一、二、三、四諧振器3a、3b、3c、3d結(jié)構(gòu)相同，即每個(gè)諧振器由兩根諧振梁14a、 14b、兩個(gè)固定驅(qū)動(dòng)電極15a、15b、四個(gè)固定檢測(cè)電極16a、16b、16c、16d以及活動(dòng)梳齒17組成，兩根諧振梁14a、14b的中間部分相連，采用雙邊驅(qū)動(dòng)，即在兩根諧振梁14a、14b的兩側(cè)布置了活動(dòng)梳齒17，在活動(dòng)梳齒17的外側(cè)布置了驅(qū)動(dòng)電極15a、Mb和內(nèi)側(cè)布置了四個(gè)固定檢測(cè)電極16a、16b、16c、16d，活動(dòng)梳齒17與驅(qū)動(dòng)電極15aU5b和固定檢測(cè)電極16a、16b、 16c、16d上的固定梳齒對(duì)插形成驅(qū)動(dòng)電容和檢測(cè)電容。以其中第一諧振器3a為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖2所示，第一諧振器3a由兩根諧振梁14a、14b、固定驅(qū)動(dòng)電極15a、15b、固定檢測(cè)電極16a、16b、16c、16d和活動(dòng)梳齒17組成。且兩根諧振梁的中間相連，減小了干擾模態(tài)。固定驅(qū)動(dòng)電極15a、1 上的固定梳齒與活動(dòng)梳齒17形成驅(qū)動(dòng)電容，在固定驅(qū)動(dòng)電極15a、15b 上施加帶直流偏置的反相交流電壓?；顒?dòng)梳齒17與固定檢測(cè)電極16a、16b、16c、16d組成檢測(cè)電容。八個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)^、4b3c、4d3e、4f、4g、4h結(jié)構(gòu)相同。以其中一級(jí)杠杠放大機(jī)構(gòu)4a、4b為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖2所示。一級(jí)杠杠放大機(jī)構(gòu)^、4b由杠桿10a、10b、支點(diǎn)端12a、12b、輸出端13a、13b、和輸入端11a、lib組成。對(duì)于微杠桿而言，當(dāng)支點(diǎn)端和輸出端的軸向拉伸剛度越大，而支點(diǎn)梁和輸出端的彎曲剛度越小時(shí)，杠桿的放大倍數(shù)才會(huì)接近理想值，支點(diǎn)端12a、12b和輸出端13a、13b皆采用細(xì)梁結(jié)構(gòu)，輸入端IlaUlb的梁為軸對(duì)稱的多折梁。支點(diǎn)端細(xì)梁12a、12b的軸向與杠桿10a、10b軸向相互垂直，這也使得杠桿的放大倍數(shù)接近理想值。各一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)^、4b3C、4d3e、4f、4g、4h的輸出端13a依次通過(guò)第一剛性桿7a和第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6a與第一諧振器3a相連，第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6a的兩端與外框架2相連。本實(shí)用新型的雙軸諧振式硅微加速度計(jì)用于測(cè)量χ和y兩個(gè)方向的輸入加速度， 當(dāng)有沿y方向的加速度輸入時(shí)，在質(zhì)量塊1上產(chǎn)生慣性力，該慣性力經(jīng)過(guò)四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)^、4b3e、4f放大，施加在諧振器3a和3c的軸向。其中上諧振器3a受到的力為壓力， 諧振頻率減小，而下諧振器3c的受到的力為拉力，諧振頻率增大，檢測(cè)上下諧振器3a、3c的頻率之差作為輸出，由測(cè)得的諧振頻率解算出被測(cè)加速度。當(dāng)有沿χ方向的加速度輸入時(shí)， 在質(zhì)量塊1上產(chǎn)生慣性力，該慣性力經(jīng)過(guò)四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)4c、4d、4g、4h放大，施加在諧振器北和3d的軸向。其中質(zhì)量塊右側(cè)的諧振器北受到的力為壓力，諧振頻率減小，而質(zhì)量塊左側(cè)的諧振器3d的受到的力為拉力，諧振頻率增大，檢測(cè)左右兩個(gè)諧振器!3b、3d的頻率之差作為輸出，由測(cè)得的諧振頻率解算出被測(cè)加速度。
權(quán)利要求1.一種雙軸諧振式硅微加速度計(jì)，由上下兩層構(gòu)成，上層為制作在單晶硅片上的加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，下層為制作在玻璃襯底上的信號(hào)引線，其特征在于其中加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)由質(zhì)量塊(1)、外框架O)、四個(gè)諧振器(3a、;3b、3C、3d)、八個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)Ga、4b、4c、 4d、4e、4f、4g、4h)、四個(gè)剛性桿(7a、7b、7c、7d)和四個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6a、6b、6c、6d)組成，質(zhì)量塊(1)位于結(jié)構(gòu)的中間，第一、三諧振器(3a、3c)對(duì)稱布置在質(zhì)量塊(1)的上下兩側(cè)，該兩個(gè)諧振器(3a、3c)的一端與外框架( 相連，第一諧振器(3a)的另一端與第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu) (6a)連接，第三諧振器(3c)的另一端與第三導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6c)連接，第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6a)與第一剛性桿(7a)連接，第三導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6c)與第三剛性桿(7c)連接；第一剛性桿(7a)的左右兩端與第一、二一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)Ga、4b)的輸出端相連，第三剛性桿(7c)的左右兩端與第五、六一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(4e、4f)的輸出端相連，該第一、二、五、六一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu) (4a.4b.4e.4f)的支點(diǎn)端與外框架( 相連，且輸入端與質(zhì)量塊(1)相連；第二、四諧振器 (3b,3d)對(duì)稱布置在質(zhì)量塊的左右兩側(cè)，該兩個(gè)諧振器C3b、3d)的一端與外框架( 相連， 第二諧振器(3b)的另一端與第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6b)連接，第四諧振器(3d)的另一端與第四導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6d)連接，第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6b)與第一剛性桿(7b)連接，第四導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6d)與第四剛性桿(7d)連接；第二剛性桿(7b)的左右兩端與第三、四一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(如、4d)的輸出端相連，第四剛性桿(7d)的左右兩端與第七、八一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)Gg、4h)的輸出端相連，該四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(如、4d、4g、4h)的支點(diǎn)端與外框架( 相連，且輸入端與質(zhì)量塊(1)相連；外框架( 通過(guò)固定基座(fe、5b、5c、5d)使上層的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分懸空在下層的玻璃襯底部分之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸諧振式硅微加速度計(jì)，其特征在于八個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(4a、4b、4C、4d、4e、4f、4g、4h)結(jié)構(gòu)相同，其支點(diǎn)端(12a)和輸出端(13a)都采用了細(xì)長(zhǎng)梁，輸入端(Ila)采用了軸對(duì)稱的多折梁結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸諧振式硅微加速度計(jì)，其特征在于各一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(4a、4b、4C、4d、4e、4f、4g、4h)的輸出端(13a)依次通過(guò)第一剛性桿(7a)和第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6a)與第一諧振器(3a)相連，第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(6a)的兩端與外框架(2)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸諧振式硅微加速度計(jì)，其特征在于第一、二、三、四諧振器(3a、3b、3c、3d)結(jié)構(gòu)相同，即每個(gè)諧振器由兩根諧振梁(Ha、14b)、兩個(gè)固定驅(qū)動(dòng)電極 (15a、15b)、四個(gè)固定檢測(cè)電極(16a、16b、16c、16d)以及活動(dòng)梳齒(17)組成，兩根諧振梁 (14aU4b)的中間部分相連，采用雙邊驅(qū)動(dòng)，即在兩根諧振梁(Ha、14b)的兩側(cè)布置了活動(dòng)梳齒(17)，在活動(dòng)梳齒(17)的外側(cè)布置了驅(qū)動(dòng)電極(15a、15b)和內(nèi)側(cè)布置了四個(gè)固定檢測(cè)電極(16a、16b、16c、16d)，活動(dòng)梳齒(17)與驅(qū)動(dòng)電極(15aU5b)和固定檢測(cè)電極(16a、 16b、16c、16d)上的固定梳齒對(duì)插形成驅(qū)動(dòng)電容和檢測(cè)電容。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于頻率檢測(cè)原理的雙軸諧振式硅微加速度計(jì)，由上下兩層構(gòu)成，上層為制作在單晶硅片上的加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，下層為制作在玻璃襯底上的信號(hào)引線；加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)由質(zhì)量塊、外框架、兩對(duì)完全相同的諧振器和八個(gè)完全相同的一級(jí)杠杠放大機(jī)構(gòu)組成；質(zhì)量塊位于結(jié)構(gòu)的中間，一對(duì)諧振器上下對(duì)稱布置在質(zhì)量塊的上下兩側(cè)，用于測(cè)量沿y軸輸入的加速度，另一對(duì)諧振器左右對(duì)稱布置在質(zhì)量塊的左右兩側(cè)，用于測(cè)量沿x軸輸入的加速度，整個(gè)結(jié)構(gòu)呈中心對(duì)稱圖形。本實(shí)用新型采用四個(gè)諧振器，分別位于質(zhì)量塊的上下、左右兩側(cè)，可用于檢測(cè)兩個(gè)軸的加速度；避免采用了支撐梁支撐，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時(shí)由加速度轉(zhuǎn)換的慣性力有效地傳遞到諧振器上。
文檔編號(hào)B81B3/00GK201984082SQ201020632379
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者施芹, 蘇巖, 裘安萍, 賈方秀 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)