基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，上層為真空封裝蓋板，下層為襯底，中層單晶硅上制作有加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)；加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)包括外框架、質(zhì)量塊、兩個(gè)剛度調(diào)整組件、兩個(gè)測(cè)加速度諧振器、兩個(gè)測(cè)溫諧振器和四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)，測(cè)加速度諧振器對(duì)稱布置在質(zhì)量塊的上、下兩端，該兩個(gè)測(cè)加速度諧振器的一端與外框架相連，另一通過(guò)剛度調(diào)整組件與左右對(duì)稱的一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端相連；各一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)端均與外框架相連，輸入端分別與質(zhì)量塊相連；測(cè)溫諧振器對(duì)稱布置在質(zhì)量塊的左、右兩側(cè)，外框架通過(guò)固定基座使機(jī)械結(jié)構(gòu)懸空在下層的單晶硅襯底之上。本發(fā)明提高了溫度補(bǔ)償?shù)木?，且?shí)時(shí)性好、靈敏度高。
【專利說(shuō)明】基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微機(jī)電系統(tǒng)MEMS中的微慣性傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]硅微加速度計(jì)是典型的MEMS慣性傳感器，其研究始于20世紀(jì)70年代初，現(xiàn)有電容式、壓電式、壓阻式、熱對(duì)流、隧道電流式和諧振式等多種形式。硅微諧振梁加速度計(jì)的獨(dú)特特點(diǎn)是其輸出信號(hào)是頻率信號(hào)，它的準(zhǔn)數(shù)字量輸出可直接用于復(fù)雜的數(shù)字電路，具有很高的抗干擾能力和穩(wěn)定性，而且免去了其它類型加速度計(jì)在信號(hào)傳遞方面的諸多不便，直接與數(shù)字處理器相連。目前美國(guó)Draper實(shí)驗(yàn)室對(duì)諧振式加速度計(jì)的研究處于國(guó)際領(lǐng)先地位，研究開(kāi)發(fā)的微機(jī)械加速度計(jì)主要應(yīng)用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈，零偏穩(wěn)定性和標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性分別達(dá)到5yg和3ppm。因此硅微諧振式加速度計(jì)具有良好的發(fā)展前景。硅振梁加速度計(jì)結(jié)構(gòu)一般由諧振梁和敏感質(zhì)量塊組成，敏感質(zhì)量塊將加速度轉(zhuǎn)換為慣性力，慣性力作用于諧振梁的軸向，使諧振梁的頻率發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)試諧振頻率推算出被測(cè)加速度。
[0003]中國(guó)專利I (裘安萍，施芹，蘇巖.硅微諧振式加速度計(jì)，南京理工大學(xué)，申請(qǐng)?zhí)?2008100255749)公開(kāi)了一種硅振梁加速度計(jì)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)由質(zhì)量塊、諧振器和杠桿放大機(jī)構(gòu)等組成，兩個(gè)諧振器位于質(zhì)量塊中間，相鄰對(duì)稱布置，質(zhì)量塊由位于其四角的折疊梁支撐，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗沖擊能力。但是由于加工誤差使得兩個(gè)諧振器的諧振頻率并不完全相等，作用在兩個(gè)諧振器上的熱應(yīng)力也不相同，則無(wú)法通過(guò)差分檢測(cè)的方式消除熱應(yīng)力的影響；而且該結(jié)構(gòu)的兩個(gè)諧振器直接與固定基座相連，加工殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力對(duì)諧振頻率的影響很大；在全溫范圍內(nèi)的溫度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加速度計(jì)頻率的溫度系數(shù)高達(dá)160Hz/°C，標(biāo)度因數(shù)的 溫度系數(shù)為0.67%/V ;此外在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該加速度計(jì)存在較大的電耦合，當(dāng)兩個(gè)諧振器的諧振頻率相近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生鄰頻干擾，從而無(wú)法識(shí)別所作用的加速度信號(hào)。
[0004]中國(guó)專利2 (裘安萍，施芹，蘇巖.硅微諧振式加速度計(jì)，南京理工大學(xué)，專利號(hào):201010293127.9)公開(kāi)了一種硅振梁加速度計(jì)的新結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由上下兩層構(gòu)成，上層為制作在單晶硅片上的加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，下層為制作在玻璃襯底上的信號(hào)引線，機(jī)械結(jié)構(gòu)由質(zhì)量塊、外框架、諧振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和杠桿放大機(jī)構(gòu)等組成，質(zhì)量塊位于結(jié)構(gòu)中間，通過(guò)四根軸對(duì)稱多折梁與外框架相連，提高了加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗沖擊能力，并在一定程度上提高了加速度計(jì)的靈敏度。兩個(gè)完全相同的諧振器在質(zhì)量塊上下對(duì)稱布置，大大減小電耦合，且兩根諧振梁的中間相連，降低了高階模態(tài)的干擾。諧振器、杠桿、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和質(zhì)量塊都通過(guò)外框架與固定基座相連，減小了加工殘余應(yīng)力和工作環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率的影響。在全溫范圍內(nèi)的溫度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該加速度計(jì)頻率的溫度系數(shù)從原來(lái)結(jié)構(gòu)的160Hz/°C降至24?25Hz/°C，降低了 84.4% ;由于加工誤差以及殘余應(yīng)力分布不均勻，兩個(gè)諧振器的溫度系數(shù)差為3?5Hz/°C，性能試驗(yàn)表明該加速度計(jì)的零偏穩(wěn)定性優(yōu)于50 μ g，標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性優(yōu)于lOOppm。由此可見(jiàn)，減小溫度誤差是提高諧振式加速度計(jì)精度的關(guān)鍵。減小溫度誤差的方法有結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝和溫度補(bǔ)償，其中溫度補(bǔ)償精度受到測(cè)溫精度的影響。目前，測(cè)溫方法通常采用加速度計(jì)內(nèi)部的鉬電阻或外部的溫度測(cè)量，這兩種方法受溫度梯度和溫度延時(shí)的影響，且測(cè)溫精度不高，從而溫度補(bǔ)償精度不高，無(wú)法滿足高精度諧振式加速度計(jì)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)性好、溫度系數(shù)低的基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，該硅振梁加速度計(jì)靈敏度高、穩(wěn)定性好、抗沖擊能力強(qiáng)且易于實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，由上、中、下三層單晶硅構(gòu)成，上層單晶硅為布置有信號(hào)輸入和輸出線的加速度計(jì)真空封裝蓋板，下層單晶硅為加速度計(jì)的襯底，中層單晶硅上制作有加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)通過(guò)固定基座與下層單晶硅相連；所述加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)包括外框架以及位于外框架內(nèi)的質(zhì)量塊、兩個(gè)剛度調(diào)整組件、兩個(gè)測(cè)加速度諧振器、兩個(gè)測(cè)溫諧振器和四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)，其中質(zhì)量塊位于整體結(jié)構(gòu)的中間，第一、二測(cè)加速度諧振器對(duì)稱布置在質(zhì)量塊的上、下兩端，該第一測(cè)加速度諧振器的上端與外框架相連，第一測(cè)加速度諧振器的下端通過(guò)第一剛度調(diào)整組件與左右對(duì)稱的第一、二一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端相連，第二測(cè)加速度諧振器的下端與外框架相連，第二測(cè)加速度諧振器的上端通過(guò)第二剛度調(diào)整組件與左右對(duì)稱的第三、四一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端相連；各個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)端均與外框架相連，各個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸入端分別通過(guò)一根對(duì)應(yīng)直梁與質(zhì)量塊相連，質(zhì)量塊通過(guò)四根多折梁與外框架相連；第一、二測(cè)溫諧振器對(duì)稱布置在質(zhì)量塊的左、右兩側(cè)，該兩個(gè)測(cè)溫諧振器所在直線與敏感軸向I垂直，各個(gè)測(cè)溫諧振器的兩端均與外框架相連；外框架通過(guò)十二根與質(zhì)量塊的中心對(duì)稱的固定基座使加速度計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分懸空在下層的單晶硅襯底部分之上。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:(1)兩個(gè)測(cè)溫諧振器位于質(zhì)量塊左右兩偵牝測(cè)溫諧振器提供了加速度計(jì)內(nèi)部的實(shí)時(shí)溫度；兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)反映了加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的溫度梯度，有利于建立較高精度的溫度模型，從而提高了溫度補(bǔ)償?shù)木龋?2) —級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸出端通過(guò)剛度調(diào)整組件與測(cè)加速度諧振器連接，剛度調(diào)整組件抑制了加速度計(jì)的側(cè)向靈敏度，同時(shí)剛度調(diào)整組件具有的質(zhì)量特性，提高了加速度計(jì)靈敏度；(3) —級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸入端采用細(xì)梁結(jié)構(gòu)，降低了加工誤差導(dǎo)致的杠桿力傳遞誤差的放大；剛度調(diào)整組件的I方向剛度大，減少了杠桿輸出效率的損耗；(4)使用多個(gè)分立的固定基座與外框架相連，有效的減少了干擾模態(tài)，并提高了加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗沖擊能力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明的諧振器、剛度調(diào)整組件和一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0011]本發(fā)明基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，采用SOI工藝制備，用于測(cè)量平行于基座水平的測(cè)量?jī)x器，結(jié)合圖1，該基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，由上、中、下三層單晶硅構(gòu)成，上層單晶硅為布置有信號(hào)輸入和輸出線的加速度計(jì)真空封裝蓋板，下層單晶硅為加速度計(jì)的襯底，中層單晶硅上制作有加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)通過(guò)固定基座與下層單晶硅相連；所述加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)包括外框架2以及位于外框架2內(nèi)的質(zhì)量塊1，兩個(gè)剛度調(diào)整組件3a、3b，兩個(gè)測(cè)加速度諧振器4a、4b，兩個(gè)測(cè)溫諧振器4c、4d和四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)5a、5b、5c、5d,其中質(zhì)量塊I位于整體結(jié)構(gòu)的中間，第一、二測(cè)加速度諧振器4a、4b對(duì)稱布置在質(zhì)量塊I的上、下兩端，該第一測(cè)加速度諧振器4a的上端與外框架2相連，第一測(cè)加速度諧振器4a的下端通過(guò)第一剛度調(diào)整組件3a與左右對(duì)稱的第一、二一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)5a、5b的輸出端相連,第二測(cè)加速度諧振器4b的下端與外框架2相連，第二測(cè)加速度諧振器4b的上端通過(guò)第二剛度調(diào)整組件3b與左右對(duì)稱的第三、四一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)5c、5d的輸出端相連,該兩個(gè)測(cè)加速度諧振器4a、4b的一端均通過(guò)外框架2與固定基座6a?6n相連,減小了殘余應(yīng)力以及熱應(yīng)力對(duì)諧振器諧振頻率的影響，大大減小頻率的溫度系數(shù)；各個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)端均與外框架2相連，各個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸入端分別通過(guò)一根對(duì)應(yīng)直梁與質(zhì)量塊I相連，質(zhì)量塊I通過(guò)四根用作支撐梁的多折梁7a、7b、7c、7d與外框架2相連，增加了加速度計(jì)的穩(wěn)定性，并提高其抗沖擊能力，且軸對(duì)稱的多折梁7a、7b、7c、7d不僅有效地釋放殘余應(yīng)力，而且降低了交叉軸靈敏度；第一、二測(cè)溫諧振器4c、4d對(duì)稱布置在質(zhì)量塊I的左、右兩側(cè)，該兩個(gè)測(cè)溫諧振器4c、4d所在直線與敏感軸向I垂直，各個(gè)測(cè)溫諧振器的兩端均與外框架2相連，兩個(gè)測(cè)溫諧振器4c、4d提供了加速度計(jì)內(nèi)部的實(shí)時(shí)溫度，兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)反映了加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的溫度梯度，有利于建立較高精度的溫度模型，從而提高了溫度補(bǔ)償?shù)木龋煌饪蚣?通過(guò)十二根與質(zhì)量塊I的中心對(duì)稱的固定基座6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、6j、6k、6m、6n使加速度計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分懸空在下層的單晶娃襯底部分之上，多個(gè)分立的固定基座6a?6n與外框架相連，可以有效的減少干擾模態(tài)，并提高加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗沖擊能力。
[0012]所述兩個(gè)測(cè)加速度諧振器4a、4b，兩個(gè)測(cè)溫諧振器4c、4d，四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)5a、5b、5c、5d和四根多折梁7a、7b、7c、7d均通過(guò)外框架2與對(duì)應(yīng)位置的固定基座相連，大大減小了加工殘余應(yīng)力以及環(huán)境變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)加速度計(jì)性能的影響；所述四根多折梁7a、7b、7c、7d是軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在x方向具有很大的剛度，而在y方向剛度較小。
[0013]結(jié)合圖2，本發(fā)明的測(cè)加速度諧振器、剛度調(diào)整組件和一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)如下:
[0014](I)兩個(gè)測(cè)加速度諧振器4a、4b和兩個(gè)測(cè)溫諧振器4c、4d的結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)測(cè)加速度諧振器由兩根諧振梁17a、17b,兩個(gè)固定驅(qū)動(dòng)電極14a、14b,四個(gè)固定檢測(cè)電極15a、15b、15c、15d以及活動(dòng)梳齒16組成，其中兩根諧振梁17a、17b的中間部分相連，減小了干擾模態(tài)，采用雙邊驅(qū)動(dòng)，在兩根諧振梁17a、17b的兩側(cè)布置活動(dòng)梳齒16，在活動(dòng)梳齒16的外側(cè)布置固定驅(qū)動(dòng)電極14a、14b，活動(dòng)梳齒16的內(nèi)側(cè)布置四個(gè)固定檢測(cè)電極15a、15b、15c、15d，活動(dòng)梳齒16與固定驅(qū)動(dòng)電極14a、14b上的固定梳齒對(duì)插形成驅(qū)動(dòng)電容，在固定驅(qū)動(dòng)電極14a、14b上施加帶直流偏置的反相交流電壓，活動(dòng)梳齒16與固定檢測(cè)電極15a、15b、15c、15d上的固定梳齒對(duì)插形成檢測(cè)電容。
[0015](2)兩個(gè)剛度調(diào)整組件3a、3b結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)剛度調(diào)整組件均由懸臂梁8和剛性構(gòu)件9組成，剛度調(diào)整組件3a、3b具有的質(zhì)量特性提高了加速度計(jì)靈敏度，且其y方向剛度很大，可以有效地將杠桿輸出的慣性力傳遞給諧振梁；
[0016](3)四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)5a、5b、5c、5d的結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)由杠桿13、支點(diǎn)端11、輸入端10和輸出端12組成，其中支點(diǎn)端11、輸入端10和輸出端12均采用細(xì)梁結(jié)構(gòu)，可以降低加工誤差導(dǎo)致的杠桿力傳遞誤差的放大，且經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)可以使得力放大倍數(shù)接近杠桿放大機(jī)構(gòu)的理想值；所述一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)5a、5b、5c、5d的輸出端12均通過(guò)剛度調(diào)整組件與測(cè)加速度諧振器相連，剛度調(diào)整組件3a、3b的懸臂梁8兩端均與外框架2相連，在X方向具有很大的剛度，而在y方向剛度較小，較好地隔離了 X方向運(yùn)動(dòng)對(duì)諧振器的影響。
[0017]本發(fā)明基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)用于測(cè)量y方向的輸入加速度，當(dāng)有沿I方向的加速度a輸入時(shí)，在質(zhì)量塊Hi1上產(chǎn)生慣性力F1=Hiia,該慣性力分別作用于四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)上，在剛性構(gòu)件m2上產(chǎn)生慣性力F2=m2a，在杠桿及小質(zhì)量塊的作用下，作用于諧振器每根諧振梁上的作用力為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，其特征在于:由上、中、下三層單晶硅構(gòu)成，上層單晶硅為布置有信號(hào)輸入和輸出線的加速度計(jì)真空封裝蓋板，下層單晶硅為加速度計(jì)的襯底，中層單晶硅上制作有加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)通過(guò)固定基座與下層單晶硅相連；所述加速度計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)包括外框架(2)以及位于外框架(2)內(nèi)的質(zhì)量塊(I)、兩個(gè)剛度調(diào)整組件(3a、3b)、兩個(gè)測(cè)加速度諧振器(4a、4b)、兩個(gè)測(cè)溫諧振器(4c、4d)和四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(5a、5b、5c、5d),其中質(zhì)量塊(I)位于整體結(jié)構(gòu)的中間，第一、二測(cè)加速度諧振器(4a、4b)對(duì)稱布置在質(zhì)量塊(I)的上、下兩端，該第一測(cè)加速度諧振器(4a)的上端與外框架(2)相連，第一測(cè)加速度諧振器(4a)的下端通過(guò)第一剛度調(diào)整組件(3a)與左右對(duì)稱的第一、二一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(5a、5b)的輸出端相連，第二測(cè)加速度諧振器(4b)的下端與外框架(2)相連，第二測(cè)加速度諧振器(4b)的上端通過(guò)第二剛度調(diào)整組件(3b)與左右對(duì)稱的第三、四一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(5c、5d)的輸出端相連；各個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)端均與外框架(2)相連，各個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)的輸入端分別通過(guò)一根對(duì)應(yīng)直梁與質(zhì)量塊(I)相連，質(zhì)量塊(I)通過(guò)四根多折梁(7a、7b、7c、7d)與外框架(2)相連；第一、二測(cè)溫諧振器(4c、4d)對(duì)稱布置在質(zhì)量塊(I)的左、右兩側(cè)，該兩個(gè)測(cè)溫諧振器(4c、4d)所在直線與敏感軸向I垂直，各個(gè)測(cè)溫諧振器的兩端均與外框架(2)相連；外框架(2)通過(guò)十二個(gè)與質(zhì)量塊(I)的中心對(duì)稱的固定基座(6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、6j、6k、6m、6n)使加速度計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分懸空在下層的單晶硅襯底部分之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，其特征在于:所述兩個(gè)剛度調(diào)整組件(3a、3b)結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)剛度調(diào)整組件均由懸臂梁(8)和剛性構(gòu)件(9)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，其特征在于:所述兩個(gè)測(cè)加速度諧振器(4a、4b)、兩個(gè)測(cè)溫諧振器(4c、4d)、四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(5a、5b、5c、5d)和四根多折梁(7a、7b、7c、7d)均通過(guò)外框架(2)與對(duì)應(yīng)位置的固定基座相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，其特征在于:所述四個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(5a、5b、5c、5d)的結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)由杠桿(13)、支點(diǎn)端(11)、輸入端(10)和輸出端(12)組成，其中支點(diǎn)端(11)、輸入端(10)和輸出端(12)均采用細(xì)梁結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，其特征在于:所述兩個(gè)測(cè)加速度諧振器(4a、4b)的結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)測(cè)加速度諧振器(4a、4b)由兩根諧振梁(17a、17b)、兩個(gè)固定驅(qū)動(dòng)電極(14a、14b)、四個(gè)固定檢測(cè)電極(15a、15b、15c、15d)以及活動(dòng)梳齒(16)組成，其中兩根諧振梁(17a、17b)的中間部分相連，采用雙邊驅(qū)動(dòng)，即在兩根諧振梁(17a、17b)的兩側(cè)布置活動(dòng)梳齒(16)，在活動(dòng)梳齒(16)的外側(cè)布置固定驅(qū)動(dòng)電極(14a、14b)，活動(dòng)梳齒(16)的內(nèi)側(cè)布置四個(gè)固定檢測(cè)電極(15a、15b、15c、15d)，活動(dòng)梳齒(16 )與固定驅(qū)動(dòng)電極(14a、14b )上的固定梳齒對(duì)插形成驅(qū)動(dòng)電容、活動(dòng)梳齒(16 )與固定檢測(cè)電極(15a、15b、15c、15d)上的固定梳齒對(duì)插形成檢測(cè)電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，其特征在于:所述四根多折梁(7a、7b、7c、7d)是軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于片式集成高精度測(cè)溫結(jié)構(gòu)的硅振梁加速度計(jì)，其特征在于:所述一級(jí)杠桿放大機(jī)構(gòu)(5a、5b、5c、5d)的輸出端(12)均通過(guò)剛度調(diào)整組件與測(cè)加速度諧振器相連，剛度調(diào) 整組件(3a、3b)的懸臂梁(8)兩端均與外框架(2)相連。
【文檔編號(hào)】G01P15/125GK103439529SQ201310398892
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】夏國(guó)民, 裘安萍, 施芹, 張晶, 蘇巖, 丁衡高 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)