[發(fā)明專利]用納微柔性陣列實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310471553.0
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103575931A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊卓青;陳文國;丁桂甫;汪紅;趙小林
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01P15/04
• 分類號: G01P15/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種用納微柔性陣列實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征在于包括：質(zhì)量塊電極、垂直下固定電極、懸臂梁上固定電極、碳納米纖維簇陣列結(jié)構(gòu)、蛇形彈簧、彈簧支撐座、多組懸臂梁組成的放射狀徑向彈性水平固定電極和上固定電極支撐柱，其中：質(zhì)量塊電極與八組蛇形彈簧的一端相連，蛇形彈簧另一端與彈簧支撐座相連并將質(zhì)量塊電極懸空于垂直下固定電極和懸臂梁上固定電極之間，懸臂梁上固定電極和放射狀徑向彈性水平固定電極固定在中間上固定電極支撐柱上，彈簧支撐座和上固定電極支撐柱分別固定設(shè)置于絕緣襯底上并分別位于質(zhì)量塊電極的四周和中間位置，由碳納米管和銅組成的碳納米纖維簇陣列結(jié)構(gòu)均勻的分布在質(zhì)量塊電極的上表面和懸臂梁上固定電極的下表面或者僅占據(jù)懸臂梁上固定電極上表面及其所覆蓋的質(zhì)量塊電極上表面位置，垂直下固定電極固定在絕緣襯底上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征是所述的碳納米簇陣列結(jié)構(gòu)是通過脈沖電化學(xué)沉積方法實(shí)現(xiàn)的碳納米纖維和銅的復(fù)合沉積層，厚度為10～50微米，在傳感器受到垂直于質(zhì)量塊電極表面的加速度作用時(shí)，均勻分布的碳納米管能夠使質(zhì)量塊電極與懸臂梁上固定電極之間實(shí)現(xiàn)柔性接觸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征是，所述的多組懸臂梁組成的放射狀徑向彈性固定電極，其懸臂梁與徑向之間的夾角12～84°，長度50～295微米，寬度5～50微米，厚度5～50微米，根數(shù)為4～30根，該懸臂梁能夠?qū)崿F(xiàn)360°與質(zhì)量塊接觸，在傳感器受到超過閾值的加速度沖擊時(shí)，該懸臂梁受到質(zhì)量塊沖擊并發(fā)生彈性變形，增強(qiáng)接觸效果。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征是所述的質(zhì)量塊電極與多組懸臂梁組成的徑向彈性水平固定電極之間的距離為10～200微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征是，所述的質(zhì)量塊電極是由疊層金屬電鍍形成的環(huán)狀體結(jié)構(gòu)，其外半徑1000～3000微米，內(nèi)半徑300～2000微米，厚度40～400微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征是所述的質(zhì)量塊電極與絕緣襯底之間的距離為10～100微米。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征是，所述懸臂梁上固定電極為一層或者多層電鍍形成端部為半圓形的懸臂梁結(jié)構(gòu)，其根部寬度為100～800微米，長度為400～3000微米，厚度為20～500微米，斜截面角度為30～90°；所述半圓形半徑為100～300微米。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征是所述的垂直下固定電極是一個(gè)一次或者多次電鍍形成的以質(zhì)量塊電極中點(diǎn)為中點(diǎn)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)半徑為500～2000微米，外徑為1000～3000微米，厚度為5～100微米。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征是所述的蛇形彈簧為金屬電鍍形成的一匝或者多匝結(jié)構(gòu)，其線寬為5～50微米，厚度為4～50微米，半圓內(nèi)半徑為20～150微米，外半徑為50～500微米，該蛇形彈簧均勻的分布在質(zhì)量塊周圍能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器對水平360°方向加速度敏感的均勻性。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)間延長的多向振動閾值傳感器，其特征是所述上固定電極支撐柱與質(zhì)量塊電極之間的間隔為60～200微米。