一种MEMS重力仪制造技术

本发明专利技术公开了一种MEMS重力仪；包括：振子单元，位移传感结构，位移检测电路，腔体和水平调节基座；振子单元设置在腔体的内部，振子单元包括：负刚度弹簧、正刚度弹簧、检验质量和外框；检验质量通过正刚度弹簧和负刚度弹簧与外框相连，且正刚度弹簧与负刚度弹簧关于检验质量对称设置，外框与腔体固联；位移传感结构设置在检验质量的表面，位移检测电路用于检测位移传感结构的位移信号；振子单元通过正负刚度弹簧的匹配实现本征频率的降低；通过检测检验质量的位移进而检测重力加速度的变化。MEMS重力仪稳定性高，体积小，质量轻，能够有效地降低生产成本，并且能有效降低信号检测单元和稳定平台的研发难度。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS重力仪
本专利技术属于重力测量
，更具体地，涉及一种MEMS重力仪。
技术介绍
重力仪是一种测量重力加速度的仪器，在地球物理、地下资源勘探等领域具有十分重要的意义。目前重力仪主要可以分为两类：一类是绝对重力仪，一类是相对重力仪。绝对重力仪以Micro-g&LaCoste公司的FG5-X为代表，它通过非常精确地测量真空中物体下落的位置与时间关系来测量绝对的重力加速度大小。它的精度非常高，准确度可以达到2μGal/√Hz，精确度达到15μGal/√Hz(1Gal＝1cm/s2)。但是整个仪器也十分巨大，总重量达到150kg，总体积达到1.5m3。它的价格更是十分昂贵，达到几百万人民币。相对重力仪相对于绝对重力仪而言，它不测量重力加速度的绝对值，只是测量重力加速度的变化量。目前相对重力仪通常是基于由检验质量、弹簧、外框构成的振子单元来检测重力加速度变化。工作中，重力仪处在重力环境中，检验质量受到的重力与弹簧形变产生的弹力达到平衡，检验质量处于某一个平衡位置；当重力仪所处环境的重力加速度发生变化时，弹簧形变会随之变化使弹簧产生的弹力与重力达到新的平衡，使检验质量发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS重力仪，其特征在于，包括：振子单元，位移传感结构，位移检测电路，腔体和水平调节基座；所述振子单元设置在所述腔体的内部，所述振子单元包括：负刚度弹簧、正刚度弹簧、检验质量和外框；所述检验质量通过所述正刚度弹簧和所述负刚度弹簧与所述外框相连，且所述正刚度弹簧与所述负刚度弹簧关于所述检验质量对称设置，所述外框与所述腔体固联；所述位移传感结构设置在所述检验质量的表面，所述位移检测电路用于检测所述位移传感结构的位移信号；所述水平调节基座设置在所述腔体底部，用于调节腔体的水平。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS重力仪，其特征在于，包括：振子单元，位移传感结构，位移检测电路，腔体和水平调节基座；所述振子单元设置在所述腔体的内部，所述振子单元包括：负刚度弹簧、正刚度弹簧、检验质量和外框；所述检验质量通过所述正刚度弹簧和所述负刚度弹簧与所述外框相连，且所述正刚度弹簧与所述负刚度弹簧关于所述检验质量对称设置，所述外框与所述腔体固联；所述位移传感结构设置在所述检验质量的表面，所述位移检测电路用于检测所述位移传感结构的位移信号；所述水平调节基座设置在所述腔体底部，用于调节腔体的水平。2.如权利要求1所述的MEMS重力仪，其特征在于，所述负刚度弹簧为弯曲的梁，所述梁的两端固定，工作中检验质量的位移使得梁产生轴向伸缩且在所述梁的内部产生轴向力。3.如权利要求1所述的MEMS重力仪，其特征在于，所述振子单元在1g重力作用下通过正、负刚度弹簧的刚度匹配有效地降低了等效刚度进而使本征频率有效地减小。4.如权利要求1所述的MEMS重力仪，其特征在于，所述MEMS重力仪还包括：支撑结构，固定在所述腔体内部，且所述振子单元的外框固定在支撑结构的表面。5.如权利要求4所述的MEMS重力仪，其特征在于，所述支撑结构为龙门结构，其材料为热膨胀系数小于2.5ppm/℃的材料。6.如权利要求1-5任一项所述的MEMS重力仪，其特征在于，所述MEMS重力仪还包括：真空接口和真空模块，所述真空接口设置在所述腔体表面，用于连接所述腔体与设置在所述腔体外部的所述真空模块。7.如权利要求1-6任一项所述的MEMS重力仪，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂良成，唐世豪，刘金全，范继，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42