[发明专利]一种带耦合梁结构的单敏感质量元硅微二维加速度传感器

摘要

本发明公开了一种带耦合梁结构的单敏感质量元硅微二维加速度传感器，包括基底、固定支撑、惯性质量块和梳齿电容结构；惯性质量块为矩形结构，悬空设在基底的中部上方；惯性质量块的四侧分别设有梳齿电容结构，四个梳齿电容结构相对于惯性质量块对称分布；惯性质量块左侧和右侧的可动梳齿分别与对应侧的固定梳齿构成电容器Cx1和Cx2；惯性质量块后侧和前侧的可动梳齿分别与对应侧的固定梳齿构成电容器Cy1和Cy2。该传感器整体呈对称微结构，确保在两个检测方向的灵敏度一致；通过耦合梁连接惯性质量块与梳齿电容结构的齿枢，在实现单敏感质量元敏感X、Y两个方向加速度并完成差分电容检测的同时，能有效抑制交叉干扰。

主权项

一种带耦合梁结构的单敏感质量元硅微二维加速度传感器，其特征在于：包括基底（1）、固定支撑（2）、惯性质量块（3）和梳齿电容结构；所述基底（1）为矩形结构，在其四角处分别设有两根竖直向上的固定支撑（2）；所述惯性质量块（3）为矩形结构，悬空设置在基底（1）的中部正上方，惯性质量块（3）的四个角与基底（1）的四个角一一对应，且基底（1）各个角的两根固定支撑（2）位于惯性质量块（3）的对应角的两侧；以基底（1）的左右为X轴方向，前后为Y轴方向；所述惯性质量块（3）的四侧的中部分别设有垂直于与该惯性质量块（3）的侧边的凹槽（4），所述惯性质量块（3）的四侧、且在相对应侧的两根固定支撑（2）之间分别设有梳齿电容结构，四个梳齿电容结构相对于惯性质量块（3）对称分布；所述梳齿电容结构包括可动齿枢（5）、固定齿枢（6）、可动梳齿（7）、固定梳齿（8）、U形结构的耦合梁（9）和U形结构的折叠梁（10）；每个梳齿电容结构中的耦合梁（9）为两个，分别位于惯性质量块（3）对应侧的凹槽（4）内，且开口向外；U形结构的耦合梁（9）的一端连接在惯性质量块（3）上，另一端连接在惯性质量块（3）对应侧边外设置的可动齿枢（5）上；所述可动齿枢（5）的两端分别通过折叠梁（10）连接在相对应侧的固定支撑（2）上；所述可动齿枢（5）两端的折叠梁（10）开口相对，折叠梁（10）的一端连接在可动齿枢（5）的端部，另一端连接在对应侧的固定支撑（2）上；所述可动齿枢（5）上设有至少一个垂直于惯性质量块（3）对应侧边的可动齿枢外延板（12），所述可动齿枢外延板（12）上均布设有数个平行于惯性质量块（3）对应侧边的可动梳齿（7）；所述固定齿枢（6）设在可动齿枢（5）的外侧，固定齿枢（6）的底部固定在基底（1）上，所述固定齿枢（6）上设有至少一个垂直于惯性质量块（3）对应侧边的固定齿枢外延板（13），所述固定齿枢外延板（13）上均布设有数个平行于惯性质量块（3）对应侧边的固定梳齿（8）；所述可动齿枢外延板（12）上的可动梳齿（7）分别与对应侧的固定梳齿（8）交叉分布构成电容器；所述惯性质量块（3）左侧的可动梳齿（7）和固定梳齿（8）构成电容器Cx1；右侧的可动梳齿（7）和固定梳齿（8）构成电容器Cx2；惯性质量块（3）后侧的可动梳齿（7）和固定梳齿（8）构成电容器Cy1；前侧的可动梳齿（7）和固定梳齿（8）构成电容器Cy2。