[发明专利]感知平面全方向振动的MEMS传感器和能量采集器及方法

摘要

本发明公开了一种感知平面全方向振动的MEMS传感器和能量采集器及方法。本发明采用压电驻极体的弹簧连接圆片状的中心振子与固定框，由于压电驻极体在受激振动下会产生压电效应，从而实现振动能量和电学信号的转换；弹簧采用同心圆环分布，因此实现了平面全方向振动的等同压电效应，达到振动感知和振动能量采集的目的，以作为传感器又可以作为能量采集器，实现在平面内360°全方向振动传感并采集振动能量、尺寸小，集成度高，温度特性好、能量密度高、振动敏感度高，寿命长、可靠性高等优点，可广泛应用于物联网中地震动传感和的无线传感网络节点的供电，如便捷式可穿戴设备、无人值守的无线智能系统中。

主权项

1.一种感知平面全方向振动的MEMS传感器，其特征在于，所述传感器包括：中心振子、弹簧、固定框和信号处理器；其中，所述中心振子为圆片状；在中心振子的圆周边缘连接弹簧，弹簧包括多个同心的圆环，相邻的两个圆环之间设置多块支撑块连接，呈中心对称分布，各个相邻的圆环之间的支撑块交错分布；所述弹簧采用压电驻极体，在弹簧的圆环形的侧壁上吸附极化电荷，同一圆环的内侧壁和外侧壁上所带的电荷的电性相反，从而在相邻的圆环之间所带电荷相反而形成偶极矩；在弹簧的外圈边缘连接固定框，所述固定框包括呈中心对称分布的N块电极，各块电极之间电绝缘，相邻的两个电极之间通过柔性的绝缘梁相连；圆心相对的一对电极通过一对电极连接线连接至信号处理器的一个通道上；其中，N为正偶数，且≥4。