[发明专利]一种压电驱动的水平谐振式微型电场传感器及其工作方法

权利要求书

1.一种压电驱动的水平谐振式微型电场传感器，其特征在于，包括感应电极、屏蔽电极（5）和压电驱动结构：

所述感应电极固定设置；

屏蔽电极（5）平行设置于感应电极的一侧；

屏蔽电极（5）的两侧均设有所述压电驱动结构，压电驱动结构能够驱动屏蔽电极（5）发生振动，屏蔽电极（5）的振动方向与感应电极平行；

压电驱动结构包括支撑梁、第一压电驱动梁（3-1）和第二压电驱动梁（3-2），支撑梁固定设置于屏蔽电极（5）的一侧，第一压电驱动梁（3-1）和第二压电驱动梁（3-2）的结构相同，第一压电驱动梁（3-1）和第二压电驱动梁（3-2）对称分布于支撑梁两侧，第一压电驱动梁（3-1）和第二压电驱动梁（3-2）均与屏蔽电极（5）的运动方向垂直，第一压电驱动梁（3-1）的一端与支撑梁连接，第一压电驱动梁（3-1）的另一端与屏蔽电极（5）连接，第二压电驱动梁（3-2）的一端与支撑梁连接，第二压电驱动梁（3-2）的另一端与屏蔽电极（5）连接；

第一压电驱动梁（3-1）和第二压电驱动梁（3-2）沿厚度方向均包括依次设置的驱动电极组层、压电薄膜（10）、下驱动电极（11）、绝缘层（12）和弹性梁（13），驱动电极组层与屏蔽电极（5）的振动平面平行，所述驱动电极组层包括第一上驱动电极组（8）和第二上驱动电极组（9），第一上驱动电极组（8）包括设置在压电薄膜（10）一组对角位置的两块第一上驱动电极（8-1），第二上驱动电极组（9）包括设置在压电薄膜（10）另一组对角位置的两块第二上驱动电极（9-1），第一上驱动电极（8-1）和第二上驱动电极（9-1）的形状相同且均为条状；第一压电驱动梁（3-1）的第一上驱动电极（8-1）并联，第二压电驱动梁（3-2）的第二上驱动电极（9-1）并联；

所述感应电极包括第一感应电极组（6）和第二感应电极组（7），第一感应电极组（6）包括若干条状的第一感应电极（6-1），若干条状的第一感应电极（6-1）并联，第二感应电极组（7）包括若干条状的第二感应电极（7-1），若干条状的第二感应电极（7-1）并联，第一感应电极（6-1）和第二感应电极（7-1）相间，第一感应电极（6-1）和第二感应电极（7-1）相间且平行设置；

屏蔽电极（5）包括若干条状的屏蔽电极条（5-1）以及相互平行的第一栅条（5-2-1）和第二栅条（5-2-2），若干条状的屏蔽电极条（5-1）相互平行且间隔设置，每个屏蔽电极条（5-1）的两端分别与第一栅条（5-2-1）和第二栅条（5-2-2）连接，屏蔽电极条（5-1）与第一栅条（5-2-1）以及第二栅条（5-2-2）垂直，第一栅条（5-2-1）和第二栅条（5-2-2）的两端均设有压电驱动结构，第一压电驱动梁（3-1）的一端与支撑梁连接，第一压电驱动梁（3-1）的另一端与第一栅条（5-2-1）连接，第二压电驱动梁（3-2）的一端与支撑梁连接，第二压电驱动梁（3-2）的另一端与第二栅条（5-2-2）连接；

屏蔽电极条（5-1）、第一感应电极（6-1）和第二感应电极（7-1）平行，屏蔽电极条（5-1）、第一感应电极（6-1）和第二感应电极（7-1）的宽度相同，屏蔽电极条（5-1）的长度不小于第一感应电极（6-1）的长度，屏蔽电极条（5-1）的长度不小于第二感应电极（7-1）的长度，屏蔽电极条（5-1）能够全覆盖于第一感应电极（6-1）或第二感应电极（7-1）的正上方，相邻的屏蔽电极条（5-1）之间的间隙不小于屏蔽电极条（5-1）的宽度，屏蔽电极条（5-1）、第一感应电极（6-1）和第二感应电极（7-1）的数量相同。

2.根据权利要求1所述的一种压电驱动的水平谐振式微型电场传感器，其特征在于，当所述压电驱动的水平谐振式微型电场传感器在非工作状态下时，屏蔽电极条（5-1）位于相邻的第一感应电极（6-1）和第二感应电极（7-1）交界位置的正上方。

3.根据权利要求1所述的一种压电驱动的水平谐振式微型电场传感器，其特征在于，所述第一感应电极组（6）的形状采用梳齿状，第一感应电极组（6）包括梳柄部分和梳齿部分，所述梳柄部分包括第一条状连接带（6-2）；所有第一感应电极（6-1）的一端与第一条状连接带（6-2）连接，所有第一感应电极（6-1）构成第一感应电极组（6）的梳齿部分，相邻的第一感应电极（6-1）之间的间距大于第二感应电极（7-1）的宽度。