一种基于静电反馈结构的隧道磁阻加速度计装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于静电反馈结构的隧道磁阻加速度计装置，该装置由位于顶层的隧道磁阻传感器检测结构，位于中间层的永磁体结构和底层机构形成一个统一整体。其中永磁体结构通过微组装固定在底层机构上表面，底层机构包括敏感外部加速度的敏感结构和静电反馈结构。敏感结构使得输入加速度转化为位移变化，进而转化为永磁体的位移变化，同时通过静电反馈结构实现对永磁体的控制，使得永磁体总是处于平衡位置，最后通过隧道磁阻传感器检测结构输出不同电压信号，实现对外界加速度的测量。本发明专利技术提出的基于静电反馈结构的隧道磁阻加速度计装置具有精度高、灵敏度高、动态范围大等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于静电反馈结构的隧道磁阻加速度计装置


[0001]本专利技术涉及隧道磁阻传感技术和梳齿静电反馈
，具体涉及到一种基于静电反馈结构的隧道磁阻加速度计装置。

技术介绍

[0002]利用质量块
‑
弹簧
‑
阻尼器系统通过将外界加速度转化为敏感结构在水平方向的位移，使得永磁体位移的变化改变隧道磁阻传感器检测得磁场的大小，同时通过梳齿静电反馈技术产生的静电力使得敏感结构始终保持在平衡位置，实现了加速度
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位移
‑
磁场
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电信号的转化，组成了灵敏度高、稳定性好的加速度计结构。
[0003]关于利用隧道磁阻效应来设计加速度计的工作已开展了很多研究。基于隧道磁阻效应设计的隧道磁阻传感器灵敏度很高，同时梳齿静电反馈结构以对敏感结构产生反馈静电力，可以在不影响磁场检测的条件下使永磁体始终处于平衡位置，提高系统稳定性和动态范围。
[0004]将隧道磁阻传感技术与梳齿静电反馈技术结合，从而形成用于检测外界输入加速度的完全集成的隧道磁阻加速度计结构。这种结构的加速度计灵敏度高、线性度好，检测范围大、稳定性强，为加速度计的发展提供了新的思路。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术公开一种基于静电反馈结构的隧道磁阻加速度计装置，具有稳定性好，精度高，灵敏度高、动态范围大等诸多优点。
[0006]一种基于静电反馈结构的隧道磁阻加速度计装置，包括位于顶层的基板结构、左侧隧道磁阻传感器、右侧隧道磁阻传感器、位于中间的永磁体结构和底层机构构成；其中所述永磁体结构的下表面位于底层机构的上表面中心位置，左侧隧道磁阻传感器和右侧隧道磁阻传感器对称分布在所述永磁体结构的正上方，左侧隧道磁阻传感器和右侧隧道磁阻传感器的上表面位于基板结构的下表面，同时关于基板结构下表面中心左右对称分布，用来检测两个相反的水平方向的磁场；底层机构由玻璃基底、金属层结构、锚点层结构、主体结构及主体结构的反馈部分构成，玻璃基底上表面为带有凹槽的结构，金属层结构下表面与玻璃基底上表面重合，而金属层结构上表面整体高于玻璃基底上表面，锚点层结构下表面与金属层结构上表面重合并位于金属层结构上表面的中心位置，主体结构的下表面与锚点层结构上表面重合，反馈部分位于主体结构左右两侧对称放置，当外界加速度输入时，主体结构产生水平运动方向的位移，反馈部分产生水平方向的反馈力，使得主体结构总是处于平衡位置，从而构成统一整体。
[0007]由于主体结构中质量块
‑
弹性梁结构的作用，使得外界输入加速度转化为水平轴位移变化量，由于永磁体被固定在质量块上，进而引起永磁体的位移变化，由此转化为不同的磁场强度大小，同时通过梳齿静电反馈结构实现对永磁体的控制，形成一个水平方向的
静电反馈力，使得永磁体始终处于平衡位置，最后通过位于顶层的隧道磁阻传感器检测并输出不同电信号从而实现对外界加速度的测量。
[0008]本专利技术进一步改进在于：所述主体结构为复合结构，既包括由质量块、第一、二、三、四折叠弹性梁、第一、二弹性连接梁、第一、二外框结构组成的敏感结构，永磁体结构位于质量块的中心位置，同时也包括由质量块上方第一、二、三、四、五可动梳齿结构、质量块下方的第六、七、八、九、十动梳齿结构、质量块左方的第十一、十二、十三、十四可动梳齿结构、质量块右方的第十五、十六、十七、十八可动梳齿结构、质量块上方的第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十固定梳齿结构、质量块下方的第十一、十二、十三、十四、十五、十六、十七、十八、十九、二十固定梳齿结构、质量块左方的第二十一、二十二、二十三、二十四、二十五、二十六、二十七、二十八固定梳齿结构、质量块右方的第二十九、三十、三十一、三十二、三十三、三十四、三十五、三十六固定梳齿结构组成的静电反馈结构；第一、二固定梳齿结构分别对称分布于第一可动梳齿结构的左右两侧，并在梳齿间形成一定的重叠长度，且相邻梳齿的间距相等，质量块上方的第三、四固定梳齿结构分别对称分布在第二可动梳齿结构的左右两侧；第五、六固定梳齿结构分别对称分布在第三可动梳齿结构的左右两侧；第七、八固定梳齿结构分别对称分布在第四可动梳齿结构的左右两侧；第九、十分别对称分布于第五可动梳齿结构的左右两侧；质量块下方的十一、十二固定梳齿结构分别对称分布于第六可动梳齿结构左右两侧；第十三、十四固定梳齿结构分别对称分布于第七可动梳齿结构左右两侧、第十五、十六固定梳齿结构分别对称分布于第八可动梳齿结构左右两侧；第十七、十八固定梳齿结构分别对称分布于第九可动梳齿结构；第十九、二十固定梳齿结构分别对称分布于第十可动梳齿结构的左右两侧；质量块左方的第二十一、二十二固定梳齿结构分别对称分布在所述第十一可动梳齿结构的左右两侧；第二十三、二十四固定梳齿结构分别对称分布在所述十二可动梳齿结构的左右两侧；第二十五、二十六固定梳齿结构分别对称分布在所述十三可动梳齿结构的左右两侧；第二十七、二十八固定梳齿结构分别对称分布在所述十四可动梳齿结构的左右两侧；质量块右方固定的第二十九、三十固定梳齿结构分别对称分布在所述第十五可动梳齿结构的左右两侧；第三十一、三十二固定梳齿结构分别对称分布在所述第十六可动梳齿结构的左右两侧；第三十三、三十四固定梳齿结构分别对称分布在所述第十七可动梳齿结构的左右两侧；第三十五、三十六固定梳齿结构分别对称分布在所述第十八可动梳齿结构的左右两侧；第二十一、二十二梳齿结构分别对称分布于第十五可动梳齿结构；形成一个完整的主体结构。
[0009]本专利技术进一步改进在于：永磁体结构位于质量块的中心位置，锚点结构由位于质量块上方的第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十固定长梁、位于质量块下方的第十一、十二、十三、十四、十五、十六、十七、十八、十九、二十固定长梁、位于质量块左方的第二十一、二十二、二十三、二十四、二十五、二十六、二十七、二十八固定长梁、位于质量块右方的第二十九、三十、三十一、三十二、三十三、三十四、三十五、三十六固定长梁、上方U型梁和下方U型梁构成一个统一整体。
[0010]本专利技术进一步改进在于：金属层结构位于玻璃基底中心位置，且金属层结构由质量块金属结构、第一、二、三、四连接金属结构、第一、二、三、四弹性梁金属结构、质量块上方的第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十梳齿金属结构、质量块下方的第十一、十二、十三、十
四、十五、十六、十七、十八、十九、二十梳齿金属结构、质量块左方的第二十一、二十二、二十三、二十四、二十五、二十六、二十七、二十八梳齿金属结构、质量块右方的第二十九、三十、三十一、三十二、三十三、三十四、三十五、三十六梳齿金属结构；第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十电极构成；其中，质量块金属结构、第一、二、三、四连接金属结构、第一、二、三、四弹性梁金属结构通过导线连接至第五、十电极，质量块上方的梳齿金属结构通过导线连接至第一电极，质量块上方的第二、四、六、八、十梳齿金属结构通过导线连接至第二电极，质量块下方的梳齿金属结构十一、十三、十五、十七、十九通过导线连接至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于静电反馈结构的隧道磁阻加速度计装置，其特征在于：包括位于顶层的基板结构（6）、左侧隧道磁阻传感器（7）、右侧隧道磁阻传感器（8）、位于中间的永磁体结构（1）和底层机构（69）构成；其中所述永磁体结构（1）的下表面位于底层机构（69）的上表面中心位置，左侧隧道磁阻传感器（7）和右侧隧道磁阻传感器（8）对称分布在所述永磁体结构（1）的正上方，左侧隧道磁阻传感器（7）和右侧隧道磁阻传感器（8）的上表面位于基板结构（6）的下表面，同时关于基板结构（6）下表面中心左右对称分布，用来检测两个相反的水平方向的磁场；底层机构（69）由玻璃基底（5）、金属层结构（4）、锚点层结构（3）、主体结构（2）及主体结构的反馈部分（70）构成，玻璃基底（5）上表面为带有凹槽的结构，金属层结构（4）下表面与玻璃基底（5）上表面重合，而金属层结构（4）上表面整体高于玻璃基底（5）上表面，锚点层结构（3）下表面与金属层结构（4）上表面重合并位于金属层结构（4）上表面的中心位置，主体结构（2）的下表面与锚点层结构（3）上表面重合，反馈部分（70）位于主体结构（2）左右两侧对称放置，当外界加速度输入时，主体结构（2）产生水平运动方向的位移，反馈部分（70）产生水平方向的反馈力，使得主体结构（2）总是处于平衡位置，从而构成统一整体。2.根据权利要求1所述的一种基于静电反馈结构的隧道磁阻加速度计装置，其特征在于：所述主体结构（2）为复合结构，既包括由质量块（9）、第一、二、三、四折叠弹性梁（14
‑
1、14
‑
3、15
‑
1、15
‑
3）、第一、二弹性连接梁（14
‑
2、15
‑
2）、第一、二外框结构（16、17）组成的敏感结构，永磁体结构（1）位于质量块（9）的中心位置，同时也包括由质量块（9）上方第一、二、三、四、五可动梳齿结构（10
‑
1、10
‑
2、10
‑
3、10
‑
4、10
‑
5）、质量块（9）下方的第六、七、八、九、十动梳齿结构（11
‑
1、11
‑
2、11
‑
3、11
‑
4、11
‑
5）、质量块（9）左方的第十一、十二、十三、十四可动梳齿结构（12
‑
1、12
‑
2、12
‑
3、12
‑
4）、质量块（9）右方的第十五、十六、十七、十八可动梳齿结构（13
‑
1、13
‑
2、13
‑
3、13
‑
4）、质量块（9）上方的第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十固定梳齿结构（18
‑
1、18
‑
2、19
‑
1、19
‑
2、20
‑
1、20
‑
2、21
‑
1、21
‑
2、22
‑
1、22
‑
2）、质量块（9）下方的第十一、十二、十三、十四、十五、十六、十七、十八、十九、二十固定梳齿结构（23
‑
1、23
‑
2、24
‑
1、24
‑
2、25
‑
1、25
‑
2、26
‑
1、26
‑
2、27
‑
1、27
‑
2）、质量块（9）左方的第二十一、二十二、二十三、二十四、二十五、二十六、二十七、二十八固定梳齿结构（28
‑
1、28
‑
2、29
‑
1、29
‑
2、30
‑
1、30
‑
2、31
‑
1、31
‑
2）、质量块（9）右方的第二十九、三十、三十一、三十二、三十三、三十四、三十五、三十六固定梳齿结构（32
‑
1、32
‑
2、33
‑
1、33
‑
2、34
‑
1、34
‑
2、35
‑
1、35
‑
2）组成的静电反馈结构；质量块（9）上方的第一、二固定梳齿结构（18
‑
1、18
‑
2）分别对称分布于第一可动梳齿结构（10
‑
1）的左右两侧，并在梳齿间形成一定的重叠长度，且相邻梳齿的间距相等，质量块（9）上方的第三、四固定梳齿结构（19
‑
1、19
‑
2）分别对称分布在第二可动梳齿结构（10
‑
2）的左右两侧；第五、六固定梳齿结构（20
‑
1、20
‑
2）分别对称分布在第三可动梳齿结构（10
‑
3）的左右两侧；第七、八固定梳齿结构（21
‑
1、21
‑
2）分别对称分布在第四可动梳齿结构（10
‑
4）的左右两侧；第九、十（22
‑
1、22
‑
2）分别对称分布于第五可动梳齿结构（10
‑
5）的左右两侧；质量块（9）下方的第十一、十二固定梳齿结构（23
‑
1、23
‑
2）分别对称分布于第六可动梳齿结构（11
‑
1）左右两侧；第十三、十四（24
‑
1、24
‑
2）固定梳齿结构分别对称分布于第七可动梳齿结构（11
‑
2）左右两侧、第十五、十六（25
‑
1、25
‑
2）固定梳齿结构分别对称分布于第八可动梳齿结构（11
‑
3）左右两侧；第十七、十八（26
‑
1、26
‑
2）固定梳齿结构分别对称分布于第九可动梳齿结构（11
‑
4）；第十九、二十（27
‑
1、27
‑
2）固定梳齿结构分别对称分布于第十可动梳
齿结构（11
‑
5）的左右两侧；质量块（9）左方的第二十一、二十二固定梳齿结构（28
‑
1、28
‑
2）分别对称分布在所述第十一可动梳齿结构（12
‑
1）的左右两侧；第二十三、二十四固定梳齿结构（29
‑
1、29
‑
2）分别对称分布在所述十二可动梳齿结构（12
‑
2）的左右两侧；第二十五、二十六固定梳齿结构（30
‑
1、30
‑
2）分别对称分布在所述十三可动梳齿结构（12
‑
3）的左右两侧；第二十七、二十八固定梳齿结构（31
‑
1、31
‑
2）分别对称分布在所述十四可动梳齿结构（12
‑
4）的左右两侧；质量块（9）右方固定的第二十九、三十固定梳齿结构（32
‑
1、32
‑
2）分别对称分布在所述第十五可动梳齿结构（13
‑
1）的左右两侧；第三十一、三十二固定梳齿结构（33
‑
1、33
‑
2）分别对称分布在所述第十六可动梳齿结构（13
‑
2）的左右两侧；第三十三、三十四固定梳齿结构（34
‑
1、34
‑
2）分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，陈新茹，李成，黄鑫，孙震宇，曾俊杰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：