[發明專利]一種聲表面波諧振器型加速度計結構及其測量方法

有效

• 申請號: 201710048869.7
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106771356B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 趙成;陳磊;張凱;楊義軍
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01P15/09
• 分類號: G01P15/09
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

本發明公開一種聲表面波諧振器型加速度計結構及其測量方法，包括壓電基片、制作于壓電基片上的聲表面波諧振器金屬指和疊加在聲表面波諧振器金屬指之上的同形可浮動質量載荷指。當加速度計結構作向上或向下的加速運動時，質量載荷指因慣性產生向下或向上的位移，其與下層聲表面波諧振器金屬指的接觸面積和作用力發生變化，聲表面波諧振器金屬指的等效質量發生變化，最終聲表面波諧振器的諧振頻率發生變化，據此可以測量加速度計結構的運動加速度。與現有技術相比，本發明采用復合指結構的聲表面波諧振器作為加速度敏感元件，所包含的質量載荷指的結構、材料、加工方法與下層聲表面波諧振器金屬指相同或相似，結構新穎，工藝兼容性好，制作方便。

技術領域

本發明涉及傳感技術領域，尤其涉及一種聲表面波諧振器型加速度計結構及其測量方法。

背景技術

加速度計是一種測量物體運動加速度的傳感裝置，依據其所采用敏感元件的不同，分為電容式、電感式、壓阻式、壓電式、諧振式等。

電容式加速度計利用敏感質量塊與檢測電極間的相對運動導致的電容變化來測定加速度，具有精度高、噪聲和溫度特性好、功耗低、結構簡單等優點，缺點是反應速度慢。

壓阻式加速度計利用設置在懸臂梁應力變化最明顯部位的壓敏元件，檢測因敏感質量塊發生位移時，懸臂梁上應力的變化所產生的壓敏電阻阻值的變化來測定加速度。優點是體積小、低功耗，結構、制作工藝和檢測電路都相對簡單，易于集成在各種模擬和數字電路中。缺點是溫度敏感性大，穩定性差，靈敏度低。

諧振式加速度計利用振梁的力頻特性，通過檢測其諧振頻率的變化量來確定運動加速度的大小，其輸出信號為頻率信號，測量精度高，易于實現數字化，且體積小、重量輕、功耗低。

聲表面波諧振器由制作在壓電基片上的叉指換能器和反射器構成。反射器由兩組反射指陣列構成一個諧振腔，置于諧振腔內適當位置的叉指換能器所激發的聲表面波在兩個反射指陣列之間來回反射、加強而發生諧振，諧振頻率決定于構成叉指換能器和反射器的金屬指的材料參數、結構參數、聲表面波波速等。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供了一種聲表面波諧振器型加速度計結構及其測量方法。

本發明的目的是這樣實現的，一種聲表面波諧振器型加速度計結構，其特征在于：包括壓電基片、制作于壓電基片上的聲表面波諧振器金屬指和疊加在聲表面波諧振器金屬指之上且與聲表面波諧振器金屬指同形的可浮動的質量載荷指，所述質量載荷指通過制作在聲表面波諧振器金屬指兩端聲表面波諧振器匯流電極上的錨錠支撐在聲表面波諧振器金屬指之上，質量載荷指中部下垂，與其下方的聲表面波諧振器金屬指局部接觸。

所述壓電基片的材料為ST切型石英單晶，或者YZ切型鈮酸鋰單晶。

所述聲表面波諧振器金屬指、匯流電極的材料為鋁、鋁銅合金或者金。

所述質量載荷指的材料為鋁、鋁銅合金、金、二氧化硅或者氮化硅；當質量載荷指的材料為鋁、鋁銅合金或金，錨錠的材料為二氧化硅或氮化硅；當質量載荷指的材料為二氧化硅或者氮化硅，錨錠的材料為鋁、鋁銅合金、金、二氧化硅或者氮化硅。

所述聲表面波諧振器金屬指包括聲表面波諧振器叉指換能器的金屬叉指、聲表面波諧振器反射器的金屬反射指。

所述聲表面波諧振器型加速度計結構包括壓電基片、制作于壓電基片上的聲表面波諧振器金屬指和疊加在聲表面波諧振器金屬指之上且與聲表面波諧振器金屬指同形的可浮動的質量載荷指，所述質量載荷指通過制作在聲表面波諧振器金屬指兩端聲表面波諧振器匯流電極上的錨錠支撐在聲表面波諧振器金屬指之上，質量載荷指中部下垂，與其下方的聲表面波諧振器金屬指局部接觸；