[發(fā)明專利]弱耦合式MEMS加速度傳感器有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011100965.X | 申請日： | 2020-10-15 |
| 公開（公告）號： | CN112230017B | 公開（公告）日： | 2022-04-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 鄒旭東;汪政;熊興崟;王坤鋒;李志天;楊伍昊 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院 |
| 主分類號： | G01P15/097 | 分類號： | G01P15/097 |
| 代理公司： | 中科專利商標代理有限責任公司 11021 | 代理人： | 孫蕾 |
| 地址： | 100190 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 耦合 mems 加速度 傳感器 | ||
1.一種弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，包括：
N個錨點，分布在加速度傳感器的不同位置，用于提供錨固連接點，其中，N為大于2的整數(shù)；
敏感質(zhì)量塊；
M個支撐結(jié)構(gòu)，與M個所述錨點連接，用于支撐所述敏感質(zhì)量塊，以減少所述敏感質(zhì)量塊在自身重力作用下的變形量，其中，M為大于1且小于N的整數(shù)；
第一諧振器，包括第一諧振梁、第一驅(qū)動電極和第一檢測電極，所述第一諧振梁的一端通過杠桿結(jié)構(gòu)與所述敏感質(zhì)量塊連接，另一端與耦合結(jié)構(gòu)連接，所述第一驅(qū)動電極用于給所述第一諧振梁激振，所述第一檢測電極用于檢測所述第一諧振梁的振幅；
第二諧振器，包括第二諧振梁、第二驅(qū)動電極和第二檢測電極，所述第二諧振梁的一端與一個所述錨點連接，所述第二諧振梁的另一端通過所述耦合結(jié)構(gòu)與所述第一諧振梁的另一端連接，所述第二驅(qū)動電極用于給所述第二諧振梁激振，第二檢測電極用于檢測所述第二諧振梁的振幅；
所述第一諧振器的質(zhì)量小于所述第二諧振器的質(zhì)量，所述第一諧振器與所述第二諧振器的本征頻率相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，所述第一諧振梁和所述第二諧振梁的材質(zhì)和厚度相同，所述第一諧振梁的寬度為w1，長度為l1，所述第二諧振梁的寬度為w2，長度為l2，當所述第一諧振器和所述第二諧振器的工作模態(tài)均為一階時，滿足且w1＜w2，l1＜l2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，所述第一諧振梁與所述第二諧振梁的材質(zhì)、厚度和寬度均相同，所述第一諧振梁的長度為l1，所述第二諧振梁的長度為l2，滿足l1＜l2，所述第二諧振梁包括n個第二驅(qū)動電極和n個第二檢測電極，所述第一諧振器的工作模態(tài)為一階，所述第二諧振器的工作模態(tài)為n階，所述第一諧振器在一階模態(tài)上諧振頻率等于所述第二諧振器在n階上諧振頻率，其中n≥2且為整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，所述第一驅(qū)動電極、所述第一檢測電極與所述第一諧振梁形成梳齒電容器或者平行板電容器，用于驅(qū)動第一諧振器激振并檢測諧振器振幅，所述第二驅(qū)動電極、所述第二檢測電極與所述第二諧振梁形成梳齒電容器或者平行板電容器，用于驅(qū)動第二諧振器激振并檢測諧振器振幅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)數(shù)量為多個，對稱分布在所述敏感質(zhì)量塊的兩側(cè)、分布在所述敏感質(zhì)量塊外圍或內(nèi)嵌在所述敏感質(zhì)量塊中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)是單梁結(jié)構(gòu)或折疊梁結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，所述杠桿結(jié)構(gòu)包括杠桿力臂、輸入梁結(jié)構(gòu)、輸出梁結(jié)構(gòu)和支點梁結(jié)構(gòu)，所述輸入梁結(jié)構(gòu)的一端與所述敏感質(zhì)量塊相連，另一端與所述杠桿力臂的一端相連；所述輸出梁結(jié)構(gòu)一端與所述第一諧振梁相連，另一端與所述杠桿力臂的另一端相連；所述支點梁結(jié)構(gòu)的一端與所述杠桿力臂相連，另一端通過一所述錨點進行固定，所述杠桿結(jié)構(gòu)是單級杠桿或多級杠桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，所述杠桿結(jié)構(gòu)數(shù)量為兩個，對稱分布在所述第一諧振梁軸線的兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，所述耦合結(jié)構(gòu)為靜電耦合結(jié)構(gòu)或機械耦合結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的弱耦合式MEMS加速度傳感器，其特征在于，還包括接口電路，所述接口電路與所述第一檢測電極以及n個所述第二檢測電極連接，用于檢測所述第一諧振梁和所述第二諧振梁的振幅。
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