[发明专利]一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置

摘要

本发明公开了一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，该加速度计装置主要由顶层隧道磁阻传感器元件检测结构、中间层硅微机械结构、底层布有电极的玻璃衬底结构构成。顶层结构和中间层结构通过锚点键合在底层结构之上,从而构成统一整体。中间层外部质量块在外界输入加速度的作用下运动，带动内部质量块和磁片的扭摆。通过顶层隧道磁阻传感器检测磁片形成磁场的变化反应外界输入加速度的变化。本发明提出的隧道磁阻微加速度计装置结构简单、易于加工，具有线性度好、灵敏度高、检测精度高、测量量程宽等诸多优点。

主权项

1.一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：微加速度计装置由顶层，中间层，底层结构构成；中间层为硅微机械结构，用于将外界加速度的输入大小耦合为磁片摆幅大小，顶层为隧道磁阻传感器元件检测结构，用于将磁场的检测转化为电信号输出，底层为布有电极的玻璃衬底结构，用于构成闭环系统，顶层，中间层，底层结构通过锚点键合，构成统一整体；所述的中间层结构由内部质量块，外部质量块，磁片，杠杆结构Ⅰ，杠杆结构Ⅱ，联动结构Ⅰ，联动结构Ⅱ，内部质量块固定结构Ⅰ，内部质量块固定结构Ⅱ，底层玻璃衬底组成；其中杠杆结构Ⅰ由锚点，直梁，连接短梁组成；杠杆结构Ⅱ由锚点，直梁，连接短梁组成；联动结构Ⅰ由直梁与连接短梁组成；联动结构Ⅱ由直梁与连接短梁组成；内部质量块固定结构Ⅰ由锚点与连接短梁组成；内部质量块固定结构Ⅱ由锚点与连接短梁组成；内部质量块位于中间层结构中心位置，内部质量块表面外形为正方形，通过内部质量块固定结构Ⅰ，内部质量块固定结构Ⅱ固定在玻璃衬底上；内部质量块固定结构Ⅰ与内部质量块固定结构Ⅱ关于内部质量块的中心线对称；内部质量块固定结构Ⅰ的锚点通过连接短梁与内部质量块相连，内部质量块固定结构Ⅱ的锚点通过连接短梁与内部质量块相连；内部质量块固定结构的锚点高度高于内部质量块，内部质量块架空固定；外部质量块与内部质量块通过杠杆结构Ⅰ，杠杆结构Ⅱ，联动结构Ⅰ，联动结构Ⅱ相连接，杠杆结构Ⅰ位于内部质量块左上方位置，其直梁与内部质量块左上边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连，杠杆结构Ⅰ的锚点通过连接短梁与直梁连接，连接短梁位于直梁的中间位置，杠杆结构Ⅰ通过锚点固定在玻璃衬底上；杠杆结构Ⅱ位于内部质量块左下方位置，其直梁与内部质量块左下边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；杠杆结构Ⅱ的锚点通过连接短梁与直梁连接，连接短梁位于直梁的中间位置，杠杆结构Ⅱ通过锚点固定在玻璃衬底上；联动结构Ⅰ位于内部质量块右下方位置，其直梁与内部质量块右下边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；联动结构Ⅱ位于内部质量块右上方位置，其直梁与内部质量块右上边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；磁片位于内部质量块上表面的中心位置，中心线与内部质量块的中心线重合，当外界有加速度输入时，外部质量块受到惯性力的作用发生运动，通过杠杆结构与联动结构带动内部质量块扭摆，杠杆结构Ⅰ和杠杆结构Ⅱ会带动内部质量块的一边朝外部质量块运动的反方向摆，联动结构Ⅰ和联动结构Ⅱ会带动内部质量块的另一边朝外部质量块运动的同方向摆，磁片与内部质量块同形式扭摆，从而改变其在周围空间的磁场分布。