[发明专利]一种基于隧穿式磁电阻阵列的差动式MEMS加速度计

权利要求书

1.一种基于隧穿式磁电阻阵列的差动式MEMS加速度计，其特征在于：包括下层的磁场发生与检测部分、上层的磁场调制部分以及两部分所在的安装框架，

所述磁场发生与检测部分包括励磁线圈、隧穿式磁电阻和磁场聚集器，所述励磁线圈设置在下安装框架上，励磁线圈两端设有引入电极，所述隧穿式磁电阻设置在励磁线圈上方，励磁线圈与隧穿式磁电阻之间设有绝缘材料，隧穿式磁电阻数量为四个，以下安装框架中点为中心呈“口”字型对称设置，每个隧穿式磁电阻设有两个引出电极，所述磁场聚集器设置在隧穿式磁电阻的上下两侧，

所述上层的磁场调制部分主体为质量-挠性结构，所述质量-挠性结构固定在上安装框架上，磁场调制部分与磁场发生与检测部分通过固定框连接，磁场调节器设置在质量块背面的正中心位置，磁场调节器设置在隧穿式磁电阻上方，磁场调节器大小≤两个磁场聚集器之间的空档。

2.根据权利要求1所述的一种基于隧穿式磁电阻阵列的差动式MEMS加速度计，其特征在于：所述励磁线圈为铜制励磁线圈，沉积在最底层，为矩形平面螺旋形状，上有绝缘材料布满整个线圈区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于隧穿式磁电阻阵列的差动式MEMS加速度计，其特征在于：所述磁场聚集器为软磁材料制成的矩形磁场放大结构，沉积在绝缘层上，为对称的一对，分别平行放在电流方向相反的两组线圈上，一对磁场聚集器中间的空档部分为四个隧穿式磁电阻组成的磁性敏感阵列的区域。

4.根据权利要求1所述的一种基于隧穿式磁电阻阵列的差动式MEMS加速度计，其特征在于：所述的磁场调制部分，为一体式的质量块-梁结构，上安装框架四周设有弹性梁结构，所述质量块设置在弹性梁结构内，所述弹性梁的形状是弓字形状的折叠梁结构。

5.根据权利要求1所述的一种基于隧穿式磁电阻阵列的差动式MEMS加速度计，其特征在于：所述的磁场发生与检测部分和磁场调制部分通过两个厚度相等的垫片粘接而成。

6.根据权利要求1所述的一种基于隧穿式磁电阻阵列的差动式MEMS加速度计，其特征在于：所述磁场发生与检测部分的绝缘材料为化学气相沉积的二氧化硅，磁场聚集器为电镀在绝缘材料表面的镍铁合金；所述磁场调制部分为一体湿法刻蚀的石英结构，再溅射一层铁镍合金薄膜在质量块正中心作为磁场调节器。

7.根据权利要求1所述的一种基于隧穿式磁电阻阵列的差动式MEMS加速度计，其特征在于：其工作原理包括以下步骤：

首先向励磁线圈通入直流电流，使隧穿式磁电阻处于垂直于励磁线圈的磁场当中，且该磁场以横向中心线为中心线对称，横向中心线上下两个区域磁场强度相等，磁场方向相反，使得四个呈“口”字型对称排列的隧穿式磁电阻形成差动结构，当对磁场进行调制时，两组电阻所在磁场变化强度相等，变化方向相反；磁场聚集器紧贴在隧穿式磁电阻的上下两侧，起到聚集磁力线，放大磁场强度，提高磁场调制效率的作用，当整个加速度计处于加速度场中，质量块会作垂直于纸面方向的运动，此时质量块下表面镀有的磁场调节器会对磁场产生吸引作用，从而对磁场进行调制，再通过差动隧穿式磁电阻将磁场变化转化成电信号输出。

8.根据权利要求7所述的一种基于隧穿式磁电阻阵列的差动式MEMS加速度计，其特征在于：所述磁场的调制原理：

磁场调节器、磁场聚集器、隧穿式磁电阻同时处在励磁线圈通电产生的磁场当中，当磁场调节器上下位移时，磁力线的变化是：当磁场调节器在上方，其对磁力线的吸引作用变小，隧穿式磁电阻处磁场强度较大；当磁场调节器在下方，其对磁力线的吸引作用变大，相当于与磁场聚集器共同屏蔽隧穿式磁电阻处磁场，使隧穿式磁电阻处的磁场强度变小。