[实用新型]一种声表面波谐振器型热对流式陀螺结构

说明书

本实用新型涉及一种声表面波谐振器型热对流式陀螺结构，包括基板、顶面绝缘层、底面绝缘层、加热器，顶面绝缘层、底面绝缘层分别设置在基板上的上表面和下表面，加热器设置在基板的中部；所述基板四角顶面绝缘层上设有4组声表面波谐振器；所述底面绝缘层上设有输入信号电极、输出信号电极、接地电极；基板为正方形基板，基板的顶面绝缘层四边设有封接区，基板封接有封帽，封帽封接在基板的封接区上；通过本实用新型，采用声表面波谐振器作为感测元件，输出信号为准数字的谐振频率，分辨率高、测量精度高，便于对测量结果作进一步的数字化处理；采用常规的微机械加工工艺，并采用正方形基板和正方形封帽结构，适合于批量化生产。

技术领域

本实用新型涉及一种角运动传感器结构，尤其涉及一种声表面波谐振器型热对流式陀螺结构，属于微机电（MEMS）传感技术领域。

背景技术

基于热对流原理的微陀螺结构，采用气体介质代替固体质量块作为敏感载体，利用旋转角运动引起的科里奥力使气体热流发生偏转，结构中一对或多对对称设置的热敏感元件所感应到的温度产生差异，通过感测一对热敏元件上的温度差值来检测结构所具有的旋转角速度。由于所包含的气体介质的质量很小，避免了常规陀螺结构中固体质量块引入的惯性力的作用，其可靠性、抗冲击能力及寿命均比常规结构的陀螺要高。

热对流原理首先应用在微机械加速度计结构中（Convective accelerometer andinclinometer, US Patent 5581034, 1996；Micro-machined accelerometer with noproof mass, in Technical Digest of International Electron Device Meeting, pp.899–902,1997；Study on linearity of a micro-machined convective accelerometer,Microelectronic Engineering, 65:87–101, 2001），Zhu等将其应用进一步拓展到微机械陀螺中（Micro-machined gas inertial sensor based on convection heat transfer，Sensors and Actuators A, 130–131:68–74，2006），其主要结构包括一个刻蚀在衬底上的微腔，一个悬置在微腔中部的加热器，四个对称悬置在加热器两侧的热敏电阻。其主要原理是当不存在角运动时，微腔内因对称的气体热流而呈现对称的温度分布，而当对结构施加旋转角速度时，微腔中的气体因科里奥力的作用形成非对称热流，在各个热敏电阻之间产生与所施加的旋转角速度的大小成正比的温度差。

现有基于热对流原理的微陀螺结构大多采用温差感测的方法，其温度感测元件为惠斯通电桥形式的热敏电阻或热电堆等，检测电路简单，但输出的感测量为电阻、电压或电流等模拟量，分辨率不高，精度低，不便于进行进一步的数字化处理。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述现有存在的问题，提供一种声表面波谐振器型热对流式陀螺结构。

本实用新型的目的是这样实现的，一种声表面波谐振器型热对流式陀螺结构，其特征是：包括基板、顶面绝缘层、底面绝缘层、加热器，顶面绝缘层、底面绝缘层分别设置在基板上的上表面和下表面，加热器设置在基板的中部；所述基板四角顶面绝缘层上设有4组声表面波谐振器；所述底面绝缘层上设有输入信号电极、输出信号电极、接地电极；基板为正方形基板，基板的顶面绝缘层四边设有封接区，基板封接有封帽，封帽封接在基板的封接区上；