[发明专利]用纳微柔性阵列实现接触时间延长的多向振动阈值传感器

权利要求书

1.一种用纳微柔性阵列实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征在于包括：质量块电极、垂直下固定电极、悬臂梁上固定电极、碳纳米纤维簇阵列结构、蛇形弹簧、弹簧支撑座、多组悬臂梁组成的放射状径向弹性水平固定电极和上固定电极支撑柱，其中：质量块电极与八组蛇形弹簧的一端相连，蛇形弹簧另一端与弹簧支撑座相连并将质量块电极悬空于垂直下固定电极和悬臂梁上固定电极之间，悬臂梁上固定电极和放射状径向弹性水平固定电极固定在中间上固定电极支撑柱上，弹簧支撑座和上固定电极支撑柱分别固定设置于绝缘衬底上并分别位于质量块电极的四周和中间位置，由碳纳米管和铜组成的碳纳米纤维簇阵列结构均匀的分布在质量块电极的上表面和悬臂梁上固定电极的下表面或者仅占据悬臂梁上固定电极上表面及其所覆盖的质量块电极上表面位置，垂直下固定电极固定在绝缘衬底上。

2.根据权利要求1所述的实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征是所述的碳纳米簇阵列结构是通过脉冲电化学沉积方法实现的碳纳米纤维和铜的复合沉积层，厚度为10～50微米，在传感器受到垂直于质量块电极表面的加速度作用时，均匀分布的碳纳米管能够使质量块电极与悬臂梁上固定电极之间实现柔性接触。

3.根据权利要求1所述的实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征是，所述的多组悬臂梁组成的放射状径向弹性固定电极，其悬臂梁与径向之间的夹角12～84°，长度50～295微米，宽度5～50微米，厚度5～50微米，根数为4～30根，该悬臂梁能够实现360°与质量块接触，在传感器受到超过阈值的加速度冲击时，该悬臂梁受到质量块冲击并发生弹性变形，增强接触效果。

4.根据权利要求3所述的实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征是所述的质量块电极与多组悬臂梁组成的径向弹性水平固定电极之间的距离为10～200微米。

5.根据权利要求1所述的实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征是，所述的质量块电极是由叠层金属电镀形成的环状体结构，其外半径1000～3000微米，内半径300～2000微米，厚度40～400微米。

6.根据权利要求5所述的实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征是所述的质量块电极与绝缘衬底之间的距离为10～100微米。

7.根据权利要求1-6任一项所述的实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征是，所述悬臂梁上固定电极为一层或者多层电镀形成端部为半圆形的悬臂梁结构，其根部宽度为100～800微米，长度为400～3000微米，厚度为20～500微米，斜截面角度为30～90°；所述半圆形半径为100～300微米。

8.根据权利要求1-6任一项所述的实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征是所述的垂直下固定电极是一个一次或者多次电镀形成的以质量块电极中点为中点的环状结构，其内半径为500～2000微米，外径为1000～3000微米，厚度为5～100微米。

9.根据权利要求1-6任一项所述的实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征是所述的蛇形弹簧为金属电镀形成的一匝或者多匝结构，其线宽为5～50微米，厚度为4～50微米，半圆内半径为20～150微米，外半径为50～500微米，该蛇形弹簧均匀的分布在质量块周围能够实现传感器对水平360°方向加速度敏感的均匀性。

10.根据权利要求1-6任一项所述的实现接触时间延长的多向振动阈值传感器，其特征是所述上固定电极支撑柱与质量块电极之间的间隔为60～200微米。