[发明专利]梁岛塔形压阻式三轴MEMS高量程加速度传感器阵列

摘要

本发明涉及MEMS传感器，具体是一种梁岛塔形压阻式三轴MEMS高量程加速度传感器阵列。本发明解决了现有压阻式MEMS加速度传感器耦合过大、机械精度低、以及体积和质量过大的问题。梁岛塔形压阻式三轴MEMS高量程加速度传感器阵列，包括第一六梁双岛T形结构传感器、第二六梁双岛T形结构传感器、以及四梁锥台结构传感器；所述第一六梁双岛T形结构传感器包括X轴加速度传感器、Z轴低量程加速度传感器、以及第一正方形硅基框架；所述第二六梁双岛T形结构传感器包括Y轴加速度传感器、Z轴中量程加速度传感器、以及第二正方形硅基框架。本发明适用于测量高量程的冲击加速度。

主权项

一种梁岛塔形压阻式三轴MEMS高量程加速度传感器阵列，其特征在于：包括第一六梁双岛T形结构传感器、第二六梁双岛T形结构传感器、以及四梁锥台结构传感器；所述第一六梁双岛T形结构传感器包括X轴加速度传感器、Z轴低量程加速度传感器、以及第一正方形硅基框架（1）；X轴加速度传感器包括右侧矩形质量块（2）、右侧连接梁（3）、右上侧检测梁（4）、右下侧检测梁（5）、以及由第一‑第四压敏元件（6‑9）构成的第一惠斯通电桥；右侧矩形质量块（2）支悬于第一正方形硅基框架（1）的内腔右侧；右侧连接梁（3）沿右侧矩形质量块（2）的宽度方向中心线设置，且右侧矩形质量块（2）的右侧长边通过右侧连接梁（3）与第一正方形硅基框架（1）的右侧内壁固定；右上侧检测梁（4）沿右侧矩形质量块（2）的长度方向中心线设置，且右侧矩形质量块（2）的上侧短边通过右上侧检测梁（4）与第一正方形硅基框架（1）的上侧内壁固定；右下侧检测梁（5）沿右侧矩形质量块（2）的长度方向中心线设置，且右侧矩形质量块（2）的下侧短边通过右下侧检测梁（5）与第一正方形硅基框架（1）的下侧内壁固定；第一压敏元件（6）安装于右上侧检测梁（4）的上端左侧；第二压敏元件（7）安装于右上侧检测梁（4）的上端右侧；第三压敏元件（8）安装于右下侧检测梁（5）的下端左侧；第四压敏元件（9）安装于右下侧检测梁（5）的下端右侧；Z轴低量程加速度传感器包括左侧矩形质量块（10）、左侧连接梁（11）、左上侧检测梁（12）、左下侧检测梁（13）、以及由第五‑第八压敏元件（14‑17）构成的第二惠斯通电桥；左侧矩形质量块（10）支悬于第一正方形硅基框架（1）的内腔左侧；左侧连接梁（11）沿左侧矩形质量块（10）的宽度方向中心线设置，且左侧矩形质量块（10）的左侧长边通过左侧连接梁（11）与第一正方形硅基框架（1）的左侧内壁固定；左上侧检测梁（12）沿左侧矩形质量块（10）的长度方向中心线设置，且左侧矩形质量块（10）的上侧短边通过左上侧检测梁（12）与第一正方形硅基框架（1）的上侧内壁固定；左下侧检测梁（13）沿左侧矩形质量块（10）的长度方向中心线设置，且左侧矩形质量块（10）的下侧短边通过左下侧检测梁（13）与第一正方形硅基框架（1）的下侧内壁固定；第五压敏元件（14）安装于左上侧检测梁（12）的上端中央；第六压敏元件（15）安装于左上侧检测梁（12）的下端中央；第七压敏元件（16）安装于左下侧检测梁（13）的上端中央；第八压敏元件（17）安装于左下侧检测梁（13）的下端中央；所述第二六梁双岛T形结构传感器包括Y轴加速度传感器、Z轴中量程加速度传感器、以及第二正方形硅基框架（18）；Y轴加速度传感器包括上侧矩形质量块（19）、上侧连接梁（20）、上左侧检测梁（21）、上右侧检测梁（22）、以及由第九‑第十二压敏元件（23‑26）构成的第三惠斯通电桥；上侧矩形质量块（19）支悬于第二正方形硅基框架（18）的内腔上侧；上侧连接梁（20）沿上侧矩形质量块（19）的宽度方向中心线设置，且上侧矩形质量块（19）的上侧长边通过上侧连接梁（20）与第二正方形硅基框架（18）的上侧内壁固定；上左侧检测梁（21）沿上侧矩形质量块（19）的长度方向中心线设置，且上侧矩形质量块（19）的左侧短边通过上左侧检测梁（21）与第二正方形硅基框架（18）左侧内壁固定；上右侧检测梁（22）沿上侧矩形质量块（19）的长度方向中心线设置，且上侧矩形质量块（19）的右侧短边通过上右侧检测梁（22）与第二正方形硅基框架（18）右侧内壁固定；第九压敏元件（23）安装于上左侧检测梁（21）的左端下侧；第十压敏元件（24）安装于上左侧检测梁（21）的左端上侧；第十一压敏元件（25）安装于上右侧检测梁（22）的右端下侧；第十二压敏元件（26）安装于上右侧检测梁（22）的右端上侧；Z轴中量程加速度传感器包括下侧矩形质量块（27）、下侧连接梁（28）、下左侧检测梁（29）、下右侧检测梁（30）、以及由第十三‑第十六压敏元件（31‑34）构成的第四惠斯通电桥；下侧矩形质量块（27）支悬于第二正方形硅基框架（18）的内腔下侧；下侧连接梁（28）沿下侧矩形质量块（27）的宽度方向中心线设置，且下侧矩形质量块（27）的下侧长边通过下侧连接梁（28）与第二正方形硅基框架（18）的下侧内壁固定；下左侧检测梁（29）沿下侧矩形质量块（27）的长度方向中心线设置，且下侧矩形质量块（27）的左侧短边通过下左侧检测梁（29）与第二正方形硅基框架（18）左侧内壁固定；下右侧检测梁（30）沿下侧矩形质量块（27）的长度方向中心线设置，且下侧矩形质量块（27）的右侧短边通过下右侧检测梁（30）与第二正方形硅基框架（18）右侧内壁固定；第十三压敏元件（31）安装于下左侧检测梁（25）的左端中央；第十四压敏元件（32）安装于下左侧检测梁（25）的右端中央；第十五压敏元件（33）安装于下右侧检测梁（26）的左端中央；第十六压敏元件（34）安装于下右侧检测梁（26）的右端中央；所述四梁锥台结构传感器包括Z轴高量程加速度传感器、以及第三正方形硅基框架（35）；Z轴高量程加速度传感器包括正方形质量块（36）、上侧检测梁（37）、下侧检测梁（38）、左侧检测梁（39）、右侧检测梁（40）、以及由第十七‑第二十压敏元件（41‑44）构成的第五惠斯通电桥；正方形质量块（36）支悬于第三正方形硅基框架（35）的内腔中央；上侧检测梁（37）沿正方形质量块（36）的中心线设置，且正方形质量块（36）的上侧边通过上侧检测梁（37）与第三正方形硅基框架（35）的上侧内壁固定；下侧检测梁（38）沿正方形质量块（36）的中心线设置，且正方形质量块（36）的下侧边通过下侧检测梁（38）与第三正方形硅基框架（35）的下侧内壁固定；左侧检测梁（39）沿正方形质量块（36）的中心线设置，且正方形质量块（36）的左侧边通过左侧检测梁（39）与第三正方形硅基框架（35）的左侧内壁固定；右侧检测梁（40）沿正方形质量块（36）的中心线设置，且正方形质量块（36）的右侧边通过右侧检测梁（40）与第三正方形硅基框架（35）的右侧内壁固定；第十七压敏元件（41）安装于上侧检测梁（37）的上端中央；第十八压敏元件（42）安装于右侧检测梁（40）的右端中央；第十九压敏元件（43）安装于下侧检测梁（38）的下端中央；第二十压敏元件（44）安装于左侧检测梁（39）的左端中央；第一正方形硅基框架（1）的右侧外壁与第二正方形硅基框架（18）的左侧外壁紧贴固定；第二正方形硅基框架（18）的右侧外壁与第三正方形硅基框架（35）的左侧外壁紧贴固定。