[發明專利]一種三角形折疊梁質量塊諧振系統、檢測方法及制作工藝

有效

• 申請號: 201711203867.7
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108092638B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 于虹;張浩東
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03H3/02
• 分類號: H03H3/02;H03H3/04;H03H3/007;G01N27/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種三角形折疊梁質量塊諧振系統，其特征在于：包括襯底(1)及置于襯底上的三角形折疊梁質量塊諧振測試系統，所述三角形折疊梁質量塊諧振測試系統包括上極板、下極板(5)、基座(2)、驅動電壓以及外接電路；

基座，位于襯底上表面；

上極板，包括三角形質量塊(3)和三根股梁(4)，股梁的一端與三角形質量塊之間通過加入的節脛連接，股梁的另一端分別擴散橫向和縱向型壓阻電阻(6)，并與基座相連，基座和股梁之間形成絕緣節；三角形質量塊由三根股梁支撐水平設置，且位于系統中間；

下極板，位于襯底上表面的中央；

襯底、基座、三角形質量塊以及股梁之間形成一個空間，三角形折疊梁質量塊與下極板之間存在空氣間隙，兩者之間加驅動電壓(7)，壓阻電阻串聯于外接電路(8)中，以檢測股梁振動頻率的偏移量，進而推得三角形折疊梁質量塊的質量變化量。

2.根據權利要求1所述的一種三角形折疊梁質量塊諧振系統，其特征在于：所述股梁為三根，基座為三角形，三角形質量塊的三個角分別與三根股梁的一端連接，三根股梁的另一端分別與基座的三個角連接；三角形質量塊保持水平。

3.根據權利要求1所述的一種三角形折疊梁質量塊諧振系統，其特征在于：所述下極板為Al電極。

4.根據權利要求1所述的一種三角形折疊梁質量塊諧振系統，其特征在于：所述股梁與基座連接端通過擴散硼離子形成P型壓阻電阻，基座和股梁的材料均為n型，以形成PN節。

5.一種基于三角形折疊梁質量塊諧振系統的痕量檢測方法，其特征在于，三角形折疊梁質量塊采用復合型材料，用以吸附特定離子，三角形折疊梁質量塊的質量發生變化后，驅動諧振器，測得股梁的振動頻率，以此測得三角形折疊梁質量塊變化的質量，即吸附離子的質量；具體為：當有微小質量到達三角形折疊梁質量塊上時，折疊梁質量塊的質量發生改變，從而產生振蕩頻率的偏移，計算公式為：

f₀為股梁的固有頻率，Δf為股梁頻率的變化值，m₀為三角形折疊梁質量塊的初始質量，Δm為三角形折疊梁質量塊在吸附特定離子后質量的變化值，k為常數；

由公式(1)和(2)可得：

化簡得：

m₀f₀²＝m₀f₀²+m₀Δf²+2m₀f₀Δf+Δmf₀²+ΔmΔf²+2ΔmΔf×f₀ (4)；

由于Δm與Δf的數值很小，約去其二次項得：

ΔmΔf²+2ΔmΔf×f₀＝0 (5)；

進一步求得：

即，由公式(5)可推得三角形折疊梁質量塊的質量變化情況，進而檢測水中特定離子的濃度。