[發(fā)明專利]一種聲表面波雙軸傾角感測結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711346349.0
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN107907103B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙成;陳磊;張凱;楊義軍;王健
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00;B81B7/02
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 楊秀達

一種聲表面波雙軸傾角感測結(jié)構(gòu)，屬于微機電傳感技術(shù)領(lǐng)域。在硅單晶基片背面制作多個聲表面波諧振器組，在硅單晶基片正面制作正對各個聲表面波諧振器的輸入/輸出電極對，各個輸入/輸出電極對陣列上方制作雙端固支懸掛電極，依據(jù)基片的傾斜角度，分別與對應的輸入/輸出電極對陣列中的其中一個輸出電極接觸，或者與對應的輸入/輸出電極對之間的間隙接觸，連通或者不連通對應的聲表面波諧振器與輸出信號電極，輸出或者無輸出相應諧振頻率的諧振信號，可得到所述聲表面波雙軸傾角感測結(jié)構(gòu)基片所處的平面狀態(tài)與水平狀態(tài)的雙軸傾角。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微機電傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種傳感器結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種基于聲表面波諧振器的雙軸傾角感測結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

傾角測量主要是測量被測對象相對于其水平位置的傾斜度，雙軸傾角感測器件或儀器測量被感測對象所在平面相對于水平面相互垂直的兩個軸向的傾斜度，用于被感測對象姿態(tài)的監(jiān)測和控制，微小傾角測量在精密儀器調(diào)平、航空航天及船舶航行姿態(tài)控制、衛(wèi)星通訊和雷達設(shè)備定向等眾多領(lǐng)域都有著極其廣泛的應用。

現(xiàn)行技術(shù)中的傾角傳感器，有基于牛頓定律重力原理的，如專利2008100377.X借助電解液, 在被測平面的傾角發(fā)生變化時，電解液因重力的作用保持水平狀態(tài)，使電解液的電學參數(shù)（電阻）發(fā)生變化，據(jù)此檢測被測物體的傾角變化。缺點是測量范圍小、靈敏度低，傳感器尺寸較大。

有基于光學原理的，如專利200780000628.X利用光檢測器接受并感測光源入射到被測對象的反射光，光探測器的輸出電信號隨反射光相對于入射光的角偏差而發(fā)生變化，據(jù)此檢測物體傾角的變化，而專利201110188720.1根據(jù)兩個光纖布拉格光柵的中心波長的變化與傾角的對應關(guān)系檢測被測對象傾角的大小和方向。缺點是光學感測系統(tǒng)構(gòu)成較為復雜，測量范圍大時測量精度難以滿足測量要求。

微機電系統(tǒng)(MEMS)傳感器對物理量的變化具有非常高的靈敏度，亦已應用于物體傾角的測量中，如利用MEMS加速度計測量重力加速度在加速度計兩個軸上的分量大小,確定加速度計所在平面的傾斜角度，專利201610068956 .4將雙軸重力加速度傳感器固定于待測傾斜圓柱側(cè)面，通過沿待測傾斜柱體側(cè)面移動得到其與x軸、y軸的最大傾角，計算雙軸重力加速度傳感器測量平臺與傾斜圓柱相契合時的偏移角，求出待測傾斜圓柱與z軸的傾角，而專利CN 103528567 A結(jié)合重力原理，利用在對稱位置設(shè)置的兩個微壓力傳感器對液體的不平衡狀態(tài)進行檢測，實現(xiàn)傾角的檢測。缺點是感測輸出信號大多為模擬量，不便于利用數(shù)字系統(tǒng)進行進一步的信號采集與處理。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種基于包括聲表面波諧振器和微機電系統(tǒng)雙端固支梁的雙軸傾角感測的聲表面波雙軸傾角感測結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明包括基片，在基片背面設(shè)置四個聲表面波諧振器組、分別覆蓋在四個聲表面波諧振器組上的四個壓電薄膜區(qū)，在基片正面設(shè)置四個輸入/輸出電極組、四個雙端固支懸掛電極、四個輸入信號電極、四個輸出信號電極、若干個接地電極，在基片上設(shè)置穿通基片的四個輸入/輸出金屬通孔組和若干接地金屬通孔；

四個所述聲表面波諧振器組分別為第一、第二、第三、第四聲表面波諧振器組，所述第一、第二聲表面波諧振器組相對設(shè)置于所述基片的前后部，所述第三、第四聲表面波諧振器組相對設(shè)置于所述基片的左右部；所述第一、第三聲表面波諧振器組分別包括N個橫向并行排列的聲表面波諧振器，所述第二、第四聲表面波諧振器組分別包括N-1個橫向并行排列的聲表面波諧振器；所述N為奇數(shù)；

四個所述輸入/輸出電極組分別為第一、第二、第三、第四輸入/輸出電極組，所述第一、第二、第三、第四輸入/輸出電極組分別設(shè)置于基片正面與所述第一、第二、第三、第四聲表面波諧振器組一一對應設(shè)置，所述第一、第二、第三、第四輸入/輸出電極組分別包括與對應的聲表面波諧振器組中的聲表面波諧振器相同數(shù)目的輸入/輸出電極對，各輸入/輸出電極對分別設(shè)有輸入電極、輸出電極；