[实用新型]一种基于谐振器振幅比检测的双轴流体敏感装置

说明书

本实用新型公开一种基于谐振器振幅比检测的双轴流体敏感装置，平面外立体毛发粘合在中层硅微传感器的几何中心，中层微硅传感器的结构由一个质量块基座、四个相同的弱耦合谐振器组和四个相同的平面外运动抑制弹性结构组成；其中四个相同的弱耦合谐振器组对称分布在质量块基座的上、下、左、右四个方向；弱耦合谐振器组通过二级力放大杠杆的输入直梁与质量块基座相连；四个相同的平面外运动抑制弹性结构对称分布在质量块基座的左上、右上、右下、左下四个方向，平面外运动抑制弹性结构通过平面外运动抑制弹性U形梁与质量块基座相连。本实用新型通过将弱耦合谐振器组和平面外运动抑制弹性结构组呈对称结构布置，实现平面内流速的双轴敏感。

技术领域

本实用新型属于微电子机械系统和微流体测量技术领域，具体涉及一种可用于双轴平面内流体敏感的基于谐振器振幅比检测的双轴流体敏感装置。

背景技术

微机械系统(MEMS)是利用传统的半导体工艺和材料，集微传感器、微执行器、微机械机构、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统，具有小体积、低成本、集成化等特点。MEMS传感器在智能手机、AR/VR、可穿戴等消费电子，智能驾驶、智能工厂、智慧物流、智能家居、环境监测、智慧医疗等物联网领域均有着广泛应用。

毛发流速传感器的作用是用来检测外界微流体的流速，其可以通过识别周围流场变化进行环境识别，如识别环境中障碍物、运动体等，来进行无视力条件下导航、运动引导和避障等，是一种应用潜力巨大的新型MEMS传感器。

近年来，国内外的研究机构开始对微机械毛发流速传感器进行了一定的研究。南洋理工大学和新加坡-MIT联合研究中心研究的Mohsen Asadnia等人开发了一种基于微机械的压电薄膜PZT的毛发流速传感器结构，可以实现对外界输入流速的敏感。但是，目前大部分机构研发的毛发流速传感器的相对灵敏度较低，实用性较差。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种具有相对灵敏度高、交叉轴耦合系数小等优点的基于谐振器振幅比检测的双轴流体敏感装置。

技术方案：本实用新型提供一种基于谐振器振幅比检测的双轴流体敏感装置，所述装置为三层立体结构，上层为平面外立体毛发，中层为硅微传感器结构，下层为玻璃衬底，所述中层硅微传感器的结构由一个质量块基座、四个相同的弱耦合谐振器组和四个相同的平面外运动抑制弹性结构组成；其中四个相同的弱耦合谐振器组对称分布在质量块基座的上、下、左、右四个方向；弱耦合谐振器组通过二级力放大杠杆的输入直梁与质量块基座相连；四个相同的平面外运动抑制弹性结构对称分布在质量块基座的左上、右上、右下、左下四个方向，平面外运动抑制弹性结构通过平面外运动抑制弹性U形梁与质量块基座相连。

进一步的，所述弱耦合谐振器组，其中第一弱耦合谐振器组位于质量块基座的左侧，第二弱耦合谐振器组位于质量块基座的上侧，第三弱耦合谐振器组位于质量块基座的右侧，第四弱耦合谐振器组位于质量块基座的下侧。

进一步的，所述平面外运动抑制弹性结构，其第一平面外运动抑制弹性结构位于质量块基座的左上侧，第二平面外运动抑制弹性结构位于质量块基座的右上侧，第三平面外运动抑制弹性结构位于质量块基座的右下侧，第四平面外运动抑制弹性结构位于质量块基座的左下侧。

进一步的，所述弱耦合谐振器组由一个耦合交叉梁，两个相同的二级力放大杠杆，两个相同的谐振器及其驱动检测结构组成；耦合交叉梁通过第一弹性直梁和第一锚点相连，通过第二弹性直梁与第二锚点相连；

两个相同的谐振器及其驱动检测结构对称分布在耦合交叉梁两端，其中第一谐振器通过第一弹性U形梁与耦合交叉梁相连，通过第二弹性U形梁与第三锚点相连，通过第一支撑直梁与第四锚点相连；第二谐振器通过第三弹性U形梁与耦合交叉梁相连，通过第四弹性U形梁与第五锚点相连，通过第二支撑直梁与第六锚点相连；