[发明专利]一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置

权利要求书

1.一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：微加速度计装置由顶层，中间层，底层结构构成；中间层为硅微机械结构，用于将外界加速度的输入大小耦合为磁片摆幅大小，顶层为隧道磁阻传感器元件检测结构，用于将磁场的检测转化为电信号输出，底层为布有电极的玻璃衬底结构，用于构成闭环系统，顶层，中间层，底层结构通过锚点键合，构成统一整体；所述的中间层结构由内部质量块，外部质量块，磁片，杠杆结构Ⅰ，杠杆结构Ⅱ，联动结构Ⅰ，联动结构Ⅱ，内部质量块固定结构Ⅰ，内部质量块固定结构Ⅱ，底层玻璃衬底组成；其中杠杆结构Ⅰ由锚点，直梁，连接短梁组成；杠杆结构Ⅱ由锚点，直梁，连接短梁组成；联动结构Ⅰ由直梁与连接短梁组成；联动结构Ⅱ由直梁与连接短梁组成；内部质量块固定结构Ⅰ由锚点与连接短梁组成；内部质量块固定结构Ⅱ由锚点与连接短梁组成；

内部质量块位于中间层结构中心位置，内部质量块表面外形为正方形，通过内部质量块固定结构Ⅰ，内部质量块固定结构Ⅱ固定在玻璃衬底上；内部质量块固定结构Ⅰ与内部质量块固定结构Ⅱ关于内部质量块的中心线对称；内部质量块固定结构Ⅰ的锚点通过连接短梁与内部质量块相连，内部质量块固定结构Ⅱ的锚点通过连接短梁与内部质量块相连；内部质量块固定结构的锚点高度高于内部质量块，内部质量块架空固定；

外部质量块与内部质量块通过杠杆结构Ⅰ，杠杆结构Ⅱ，联动结构Ⅰ，联动结构Ⅱ相连接，杠杆结构Ⅰ位于内部质量块左上方位置，其直梁与内部质量块左上边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连，杠杆结构Ⅰ的锚点通过连接短梁与直梁连接，连接短梁位于直梁的中间位置，杠杆结构Ⅰ通过锚点固定在玻璃衬底上；

杠杆结构Ⅱ位于内部质量块左下方位置，其直梁与内部质量块左下边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；杠杆结构Ⅱ的锚点通过连接短梁与直梁连接，连接短梁位于直梁的中间位置，杠杆结构Ⅱ通过锚点固定在玻璃衬底上；

联动结构Ⅰ位于内部质量块右下方位置，其直梁与内部质量块右下边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；联动结构Ⅱ位于内部质量块右上方位置，其直梁与内部质量块右上边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；

磁片位于内部质量块上表面的中心位置，中心线与内部质量块的中心线重合，当外界有加速度输入时，外部质量块受到惯性力的作用发生运动，通过杠杆结构与联动结构带动内部质量块扭摆，杠杆结构Ⅰ和杠杆结构Ⅱ会带动内部质量块的一边朝外部质量块运动的反方向摆，联动结构Ⅰ和联动结构Ⅱ会带动内部质量块的另一边朝外部质量块运动的同方向摆，磁片与内部质量块同形式扭摆，从而改变其在周围空间的磁场分布。

2.如权利要求1所述的一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：底层结构由反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ，电极引线，金属外接电极，锚点下压电极，外框接地电极，底层玻璃衬底组成；反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ位于玻璃衬底中心位置，且关于玻璃衬底的中心线对称分布；

反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ分别通过电极引线接到金属外接电极与金属外接电极，锚点下压电极分别位于反馈电极的上侧与下侧，并通过电极引线接到金属外接电极；外框接地电极通过电极引线接到金属外接电极，当外界有加速度输入时，外部质量块运动带动内部质量块扭摆，通过向反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ施加反向偏置电压，通过锚点下压电极向内部质量块施加公共端电压；内部质量块与反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ之间电容的电压不同，两电容之间不平衡的静电力将把内部质量块拉回平衡位置。

3.如权利要求1所述的一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：顶层由顶层结构玻璃衬底，锚点，绝缘层材料，隧道磁阻传感器Ⅰ，隧道磁阻传感器Ⅱ组成；隧道磁阻传感器Ⅰ，隧道磁阻传感器Ⅱ固定在绝缘层材料下面，关于玻璃衬底中心线对称分布；隧道磁阻传感器Ⅰ、隧道磁阻传感器Ⅱ均为六层结构体，由上至下依次为顶层、自由层、隧道势垒层、铁磁层、反铁磁层和底层；传感器输出电极Ⅰ与输出电极Ⅱ呈矩形，为隧道磁阻传感器Ⅱ的输出电极,传感器输出电极Ⅲ与输出电极Ⅳ同样呈矩形，为隧道磁阻传感器Ⅰ的输出电极。

4.如权利要求2所述的一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ与内部质量块平行，位于其正下方位置。

5.如权利要求3所述的一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：顶层结构玻璃衬底通过锚点固定在底层结构玻璃衬底上，位于其正上方位置。