[發明專利]旋轉諧振式三維電場傳感器

有效

• 申請號: 201210071769.3
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN103308782A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 夏善紅;王宇;方東明;彭春榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種旋轉諧振式三維電場傳感器，包括：

襯底；

Z方向電場測量單元，位于傳感器的中心位置，用于測量電場強度矢量的Z方向分量，包括：屏蔽電極和感應電極，其中：

感應電極，固定于襯底上；

屏蔽電極，懸空設置，可相對于感應電極做旋轉諧振運動；

X方向電場測量單元和Y方向測量單元，位于襯底上Z方向電場測量單元的外圍，其對稱軸相互成90°設置，分別用于測量電場強度矢量的X方向和Y方向分量，均包括：屏蔽電極和感應電極，其中：

感應電極，固定于襯底上；

屏蔽電極，其一端與所述Z方向電場測量單元的屏蔽電極相連接，可相對于感應電極做振動；

X方向電場測量單元、Y方向電場測量單元、Z方向電場測量單元中至少其一的屏蔽電極通過梁結構與外圍的固定于襯底的錨點相連接；

至少一組驅動機構，與X方向電場測量單元和Y方向電場測量單元其中之一的屏蔽電極匹配，用于對該屏蔽電極產生驅動力，使其相對于感應電極產生振動，并且該振動被傳遞至除所在電場測量單元外的其他測量單元的屏蔽電極。

2.根據權利要求1所述的旋轉諧振式三維電場傳感器，包括：

一對或多對X方向電場測量單元，對稱分布于Z方向電場測量單元兩側，該一對或多對中的每一對X方向電場測量單元構成差分放大結構；

一對或多對Y方向電場測量單元，對稱分布于Z方向電場測量單元兩側，該一對或多對中的每一對Y方向電場測量單元構成差分放大結構；

一個或對稱分布于Z軸周圍的多個Z電場測量單元。

3.根據權利要求2所述的旋轉諧振式三維電場傳感器，其中，所述梁結構為直型、蛇型、波浪型或鋸齒型。

4.根據權利要求1所述的旋轉諧振式三維電場傳感器，其中，所述Z方向電場測量單元中，

所述感應電極，與信號測量電路電性相連，其主體部分上分布著若干個孔；

所述屏蔽電極，其外圍邊框與X方向電場測量單元和Y方向電場測量單元的屏蔽電極相連，其中間部分上分布著若干個孔，這些孔與感應電極上的孔交錯屏蔽設置。

5.根據權利要求4所述的旋轉諧振式三維電場傳感器，其中，感應電極上的孔與屏蔽電極的孔為圓形、方形、扇形、三角形或橢圓形。

6.根據權利要求1所述的旋轉諧振式三維電場傳感器，其中，所述Z方向電場測量單元中，

感應電極，與信號測量電路電性連接，在其徑向設置若干輻條，在輻條上沿圓周方向設置梳狀結構；

屏蔽電極，其外圍邊框與X方向電場測量單元和Y方向電場測量單元的屏蔽電極相連，在圓形的徑向設置若干輻條，在輻條上沿圓周方向設置梳狀結構，該梳狀結構的梳齒與感應電極梳狀結構的梳齒相互交錯設置。

7.根據權利要求4或6所述的旋轉諧振式三維電場傳感器，其中，所述感應電極和屏蔽電極為圓形、矩形、正方形、菱形或橢圓形。

8.根據權利要求1所述的旋轉諧振式三維電場傳感器，其中，所述X方向測量單元和Y方向測量單元中，

屏蔽電極，為梳狀結構，其梳齒形狀為一系列同心圓弧，其對應的圓心位于所述傳感器的中心；

感應電極，為梳狀結構，其梳齒形狀為一系列同心圓弧，其對應的圓心位于所述傳感器的中心，該梳狀結構的梳齒與屏蔽電極梳狀結構的梳齒互相交錯設置。

9.根據權利要求8所述的旋轉諧振式三維電場傳感器，其中，所述屏蔽電極為兩邊對稱的梳狀結構；

兩個分離的所述感應電極對稱設置在屏蔽電極的兩側，分別與差分放大型信號測量電路的兩輸入端電性相連。

10.根據權利要求8或9所述的旋轉諧振式三維電場傳感器，其中，所述屏蔽電極梳狀結構的長度大于所述感應電極梳狀結構的長度，所述屏蔽電極梳狀結構的第一部分與感應電極的梳狀結構相互交錯設置；

所述驅動機構包括：驅動電極，該驅動電極通過錨點固定于襯底，呈梳狀結構，其梳齒形狀為一系列同心圓弧，其對應的圓心位于所述傳感器的中心，其與屏蔽電極梳狀結構的第二部分相互交錯設置。