[发明专利]一种抗惯性环境干扰的多维力MEMS传感器

权利要求书

1.一种抗惯性环境干扰的多维力MEMS传感器，包括基板、六轴力传感器和加速度计，所述的六轴力传感器为电容式测量原理，当受到外部力信号时，传感器的梳齿电容极板对之间的间距发生变化，从而改变电容值，最终反映力信号的大小；

所述的加速度计亦为电容式测量原理，当受到X、Y方向上的加速度影响时，加速度计的X、Y轴方向梳齿电容极板对之间的间距发生变化，从而对应方向上的电容值发生变化；当受到Z方向上的加速度影响时，加速度计的梳齿电容极板对之间正对面积发生变化，从而对应方向上的电容值发生变化；

利用所述加速度计的测量结果去校正六轴力传感器受到惯性作用时产生的干扰信号，经过校正后最终的结果即为消除了动态环境中惯性干扰的测量结果，从而实现精确测量。

2.根据权利要求1所述的多维力MEMS传感器，其特征在于：所述的六轴力传感器包括中央凸台、可动主板、Z轴极板、可动梳齿、固定梳齿、固定梳齿上电极、U型梁、外围固定梁、外围固定梁上电极、玻璃板、玻璃板上电极；

中央凸台位于可动主板中心，四块Z轴极板与可动主板连接，分别位于可动主板的45°、135°、225°以及315°方向；可动梳齿与可动主板连接，可动主板的每个侧面上连接有两个可动梳齿，总共连接8个可动梳齿，每个可动梳齿上又均匀分布着15对梳齿，位于同一侧面上的两个可动梳齿具有着一定的间距。

3.根据权利要求2所述的多维力MEMS传感器，其特征在于：所述固定梳齿被键合在玻璃板上，共8个，且相互独立，每个固定梳齿上靠近外围固定梁的区域都有固定梳齿上电极覆盖；每一个可动梳齿都位于固定梳齿的空隙中，并且固定梳齿与可动梳齿互不接触，每一块可动梳齿与相邻的固定梳齿都有相同固定初始间距。

4.根据权利要求2所述的多维力MEMS传感器，其特征在于：所述外围固定梁位于六轴力传感器最外部，被键合在玻璃板上，且外围固定梁与可动主板由U型梁作为媒介连接，U型梁分别位于可动主板的正右、正下、正左、正上方，共4个；在每个U型梁与外围固定梁的连接部分的上表面均被外围固定梁上电极覆盖。

5.根据权利要求2所述的多维力MEMS传感器，其特征在于：所述外部固定梁底部与玻璃板上表面键合，所述固定梳齿底部与玻璃板上表面键合，所述玻璃板与基板键合，所述中央凸台、可动主板、Z轴极板、可动梳齿、外围固定梁上电极、U型梁均不与玻璃板上表面接触，被悬空。

6.根据权利要求2所述的多维力MEMS传感器，其特征在于：所述固定梳齿的厚度大于可动梳齿，Z轴极板的面积大于玻璃板上电极面积。

7.根据权利要求1所述的多维力MEMS传感器，其特征在于：所述加速度计结构包括质量块、锚点、质量块梳齿、加速度计固定梳齿、加速度计固定梁；质量块为立方体结构，并与四个锚点通过直梁连接，四个锚点位于基板上，且分别位于质量块的45°、135°、225°、315°方向上；所述直梁与所述质量块厚度相同，且不与基板接触，被悬空。

8.根据权利要求7所述的多维力MEMS传感器，其特征在于：质量块每个侧面有20个质量块梳齿均匀分布；质量块每个侧面的正对方向上有加速度计固定梁分布，所述加速度计固定梁位于所述基板上，每个加速度计固定梁上靠近质量块一侧的侧面上有20个加速度计固定梳齿均匀分布。

9.根据权利要求7所述的多维力MEMS传感器，其特征在于：每一个质量块梳齿都位于加速度计固定梳齿的空隙中，并且质量块梳齿与加速度计固定梳齿互不接触，每一块质量块梳齿与相邻的加速度计固定梳齿都有相同的初始间距；所述加速度计固定梳齿厚度与质量块厚度相同；位于所述质量块0°、180°方向上的加速度计固定梳齿不与基板接触，被悬空，且与质量块梳齿的正对厚度为自身厚度的一半，所在高度高于质量块梳齿的高度；位于所述质量块90°、270°方向上的加速度计梳齿不与基板接触，被悬空，且与质量块梳齿的正对厚度为自身厚度的一半，所在高度低于质量块梳齿的高度。