[发明专利]基于仿生谐振毛发传感器的旋转阵列装置

说明书

本发明公开了一种基于仿生谐振毛发传感器的旋转阵列装置，四传感器旋转阵列装置由四个仿生谐振毛发传感器旋转相邻排布组成，整体结构呈“田”字型，通过测量四个仿生谐振毛发传感器固有频率的变化，可以实现平面内任意方向流体的流速大小和方向的敏感。四传感器旋转阵列装置具有非常好的方向测量力，高信号增益，强抗干扰能力和高空间分辨能力。

技术领域

本发明属于微电子机械系统和微惯性测量技术领域，具体涉及一种基于仿生谐振毛发传感器的旋转阵列装置。

背景技术

仿生毛发传感器最初的研究灵感来源于昆虫身上的毛发传感器，它们功能强大，灵敏度极高，可以提供极高的灵敏度和动态范围。仿生毛发传感器利用这些生物特性，可以实现多种物理信号的探测，如流速、温度、振动、环境识别等。

单个仿生谐振毛发传感器只能测量单轴物理量，无法同时实现多轴物理量的测量，而利用阵列信号处理可以将多个传感器设置在空间不同位置组成传感器阵列，对空间信号场各角度信息进行接收和处理，实现多轴测量。

近年来，为更大程度地发挥仿生毛发传感器的特性，国内外多家研究机构对传感器的阵列排布进行了研究。美国密西根大学安娜堡分校的Najafi教授团队研究制作了基于微液压放大原理的毛发流速微传感器阵列，阵列由4根毛发组成，能够测量2维方向的流速，外部电路通过测量电容变化得知外界流速大小。但是，目前大部分研究机构都只侧重于单个毛发传感器的应用，功能较为单一，没有充分发挥毛发传感器的特性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的问题和不足，本发明提供了一种基于仿生谐振毛发传感器的旋转阵列装置，具有非常好的方向测量力，高信号增益，强抗干扰能力和高空间分辨能力等优点。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明提出了一种基于仿生谐振毛发传感器的旋转阵列装置。

一种基于仿生谐振毛发传感器的旋转阵列装置，由第一、二、三、四仿生谐振毛发传感器旋转相邻排布组成，整体结构呈“田”字型；

所述第一仿生谐振毛发传感器由上层的第一毛发结构和下层的第一硅微传感器结构组成，所述第二仿生谐振毛发传感器由上层的第二毛发结构和下层的第二硅微传感器结构组成，所述第三仿生谐振毛发传感器由上层的第三毛发结构和下层的第三硅微传感器结构组成，所述第四仿生谐振毛发传感器由上层的第四毛发结构和下层的第四硅微传感器结构组成；

其中第一仿生谐振毛发传感器位于旋转阵列装置的左下角，沿X轴正方向与第四仿生谐振毛发传感器并列，沿Y轴正方向与第二仿生谐振毛发传感器并列；第二仿生谐振毛发传感器位于旋转阵列装置的左上角，沿X轴正方向与第三仿生谐振毛发传感器并列，沿Y轴负方向与第一仿生谐振毛发传感器并列；第三仿生谐振毛发传感器位于旋转阵列装置的右上角，沿X轴负方向与第二仿生谐振毛发传感器并列，沿Y轴负方向与第四仿生谐振毛发传感器并列；第四仿生谐振毛发传感器位于旋转阵列装置的右下角，沿X轴负方向与第一仿生谐振毛发传感器并列，沿Y轴正方向与第三仿生谐振毛发传感器并列；第三毛发结构与第一毛发结构分别位于旋转阵列装置的上下边缘，同时对沿X轴方向的流速敏感；第二毛发结构与第四毛发结构分别位于旋转阵列装置的左右边缘，同时对沿Y轴方向的流速敏感。

进一步地，其中第一硅微传感器结构位于旋转阵列装置的左下角，第二硅微传感器结构位于旋转阵列装置的左上角，第三硅微传感器结构位于旋转阵列装置的右上角，第四硅微传感器结构位于旋转阵列装置的右下角。

进一步地，其中第一硅微传感器结构上的第一旋转中心位于第一底座质量块的上端顶部，第一底座质量块的内部放置左、右对称的第一、二杠杆机构及第一、二双端固定音叉谐振器子结构第一、二、三、四摆动抑制弹性结构分别布置在第一底座质量块的右下，左下，左上，右上四个顶点处；