[發明專利]一種基于MEMS電感的二維曲率傳感器

有效

• 申請號: 201810812300.8
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN109052308B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 顏紅彥;金婷
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;G01B7/28
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明

本發明提供一種二維曲率傳感器，包括柔性襯底、三個終端式微波功率傳感器結構，三個終端式微波功率傳感器結構分別通過共面波導中心信號線、與三個電感相連接，還包括與微波信號線相連的第四電感，且第一電感、第二電感、第三電感、第四電感的另一端共同連接質量塊；與共面波導中心信號線對應設置有熱電堆，用于感應溫度變化并輸出熱電勢。隨著二維曲率的變化，該曲率傳感器中的電感大小發生變化，導致傳輸到三個終端式微波功率傳感器的微波功率大小發生變化，進而使得熱電堆輸出的熱電勢發生改變，從而實現二維曲率的測量。

技術領域

本發明屬于微電子器件技術領域，具體涉及一種基于MEMS電感的二維曲率傳感器，該曲率傳感器通過檢測彎曲襯底上電感的變化量，實現曲率的測量。

背景技術

在目前的測量曲率的器件中，任意形狀凸凹曲面曲率半徑一般多采用R型面樣板測量，由于R型面樣板是比較測量，所以無法測出幾何形狀的精確值。三坐標測量儀雖然較好地解決了上述問題，但是造價太高，體積也很大，不能在線測量。非接觸光學測量法也同樣存在著類似的問題。

現有技術CN201710023286.9提出一種基于柔性基板MEMS開關結構的曲率傳感器，通過貼合在曲率表面的柔性基板上的MEMS開關吸合電壓的改變，實現曲率的測量。

CN201710897844.4提出一種叉指電容結構的曲率傳感器，是采用測量叉指電容變化的方法實現曲率測量。但是上述兩種測量方法都只能測量一維方向的曲率，并且測量精度、重復性以及測量難易程度都有待提高。

發明內容

技術問題：針對現有技術存在的技術問題，本發明的目的是提供一種基于MEMS電感的二維曲率傳感器，該二維曲率傳感器通過檢測彎曲襯底上電感的變化量，實現多維曲率的測量，選用MEMS電感來感知二維曲率的變化，測量靈敏度可以達到較高水平，并且解決在材料、工藝、可靠性、可重復性和生產成本等諸多方面的問題，從而為實現基于MEMS電感的二維曲率傳感器在微波集成系統中的產業化應用提供了支持和保證。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于MEMS電感的二維曲率傳感器，該曲率傳感器包括襯底、三個終端式微波功率傳感器結構、四個電感、質量塊和微波信號；其中，終端式微波功率傳感器結構包括共面波導、兩個匹配電阻和熱電堆；在共面波導的終端放置匹配電阻，微波功率在匹配電阻上被消耗并產生熱量，造成匹配電阻周圍的溫度變化，放置在匹配電阻附近的熱電堆感應這種溫度變化并輸出熱電勢加以測量，從而得出微波功率的大小。隨著二維曲率的變化，該曲率傳感器中的電感大小發生變化，導致傳輸到三個終端式微波功率傳感器的微波功率大小發生變化，進而使得熱電堆輸出的熱電勢發生改變，從而實現二維曲率的測量。

具體技術方案如下：

一種基于MEMS電感的二維曲率傳感器，其特征在于：

該曲率傳感器包括柔性襯底、第一終端式微波功率傳感器結構、第二終端式微波功率傳感器結構、第三終端式微波功率傳感器結構，所述第一終端式微波功率傳感器結構、所述第二終端式微波功率傳感器結構、所述第三終端式微波功率傳感器結構分別通過第一共面波導中心信號線、第二共面波導中心信號線、第三共面波導中心信號線與第一電感、第二電感、第三電感相連接，還包括與微波信號線相連的第四電感，且所述第一電感、所述第二電感、所述第三電感、所述第四電感的另一端共同連接質量塊；與所述第一共面波導中心信號線、所述第二共面波導中心信號線、所述第三共面波導中心信號線對應設置的第一熱電堆、第二熱電堆、第三熱電堆，用于感應溫度變化并輸出熱電勢。

優選地，所述第一共面波導中心信號線、所述第二共面波導中心信號線、所述第三共面波導中心信號線的端部分別通過匹配電阻連接地線。

優選地，所述柔性襯底包括液晶聚合物(LCP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亞胺(PI)、聚乙烯(PE)或聚氨酯(PU)。