[发明专利]三维MEMS单片集成矢量水声传感器

摘要

本发明提供了一种性能更加优化的三维MEMS单片集成矢量水声传感器。本发明矢量水声传感器包括硅基座框架、十字形悬臂梁、圆形中间连接体、微型柱状体，十字形悬臂梁上设置有八个应变压敏电阻，八个应变压敏电阻分别组成检测X向和Y向的两个惠斯通全桥差动电路；硅基座框架的四个角上开设有安置槽，安置槽端部固定有单悬臂梁，每根单悬臂梁的根部设有一个应变压敏电阻，其中两个应变压敏电阻设于梁正面、另外两个应变压敏电阻设于梁背面，且四个应变压敏电阻组成一个检测Z向的惠斯通全桥差动电路。本发明体积小、灵敏度高、轴间耦合度低、指向性好、工艺简单、易于制作和批量化生产。

主权项

一种三维MEMS单片集成矢量水声传感器，包括正方形的硅基座框架（1）、架设于硅基座框架（1）中央的十字形悬臂梁（2）、设于十字形悬臂梁（2）中央的圆形中间连接体（3）以及垂直固定于圆形中间连接体（3）中央且密度与水密度相同或相近的微型柱状体（4）；十字形悬臂梁（2）的四根梁上共设置有八个应变压敏电阻（5），每根梁的两端端部各设有一个应变压敏电阻（5）；位于X方向的两根梁上的四个应变压敏电阻（5）连接组成一个测量X向水下声信号的惠斯通全桥差动电路，位于Y方向的两根梁上的四个应变压敏电阻（5）组成一个测量Y向水下声信号的惠斯通全桥差动电路；其特征在于：在硅基座框架（1）的四个角上分别开设有一个一端与硅基座框架（1）中空部分相通的安置槽（6），每个安置槽（6）的端部各固定有一根密度与水密度相同或相近的单悬臂梁（7），单悬臂梁（7）的另一端悬置于硅基座框架（1）的中空部分，安置槽（6）的轴线和单悬臂梁（7）的轴线都位于硅基座框架（1）的对角线上；每根单悬臂梁（7）的根部设置有一个应变压敏电阻（5），其中有两个应变压敏电阻（5）设于单悬臂梁（7）的正面、另外两个应变压敏电阻（5）设于单悬臂梁（7）的背面，并且设置在单悬臂梁（7）上的四个应变压敏电阻（5）连接组成一个测量Z向水下声信号的惠斯通全桥差动电路；十字形悬臂梁（2）和单悬臂梁（7）上的应变压敏电阻（5）的阻值都相等。