一种内共振耦合的电磁感应式微机械磁传感器及制备方法技术

本发明专利技术公开一种内共振耦合的电磁感应式微机械磁传感器及制备方法，该电磁感应式微机械磁传感器包括第一谐振结构、第二谐振结构以及两谐振结构间的耦合梁；本发明专利技术通过耦合梁将谐振频率为整数比的两个谐振结构连接形成一个内共振耦合谐振系统，该系统能够在某一谐振结构达到谐振非线性后将过载的非线性能量通过内共振原理传递给另一谐振结构并使之谐振，从而通过两个谐振结构的电磁感应式磁感信号输出的叠合提高磁传感器性能，突破传统单一谐振结构型电磁感应式磁传感器难以通过静电驱动力的过载增加提高器件性能的局限性。动力的过载增加提高器件性能的局限性。动力的过载增加提高器件性能的局限性。

【技术实现步骤摘要】
一种内共振耦合的电磁感应式微机械磁传感器及制备方法


[0001]本专利技术涉及磁传感器及制备方法，具体涉及一种内共振耦合的电磁感应式微机械磁传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]磁场传感器是生活中常见的传感器件，它能够利用各种物理原理将各种磁信号转变为电信号输出，在消费、工业、军事等方面的应用十分广泛。磁传感器自诞生以来，凭借其优良的稳定性和抗干扰能力，以及能够进行非接触测量等优良特点，受到了业内广泛的关注。20世纪90年代以来，微电子机械的发展让磁场传感器得到了新的发展，一方面磁场传感器更加小型化，另一方面MEMS技术的发展解决了如何在微小尺度下进行磁场测量的问题。并且通过微加工工艺实现了一些微机械磁场传感器，比如利用磁场的洛伦兹力来实现的MEMS磁传感器。基于洛伦兹力的磁场传感器，通过在线圈内施加与谐振结构谐振频率同频的交流电流，使其在外部磁场作用下受到洛伦兹力的作用，从而使激励谐振结构处于谐振状态，随后通过电容检测、压阻检测等方法得出被测磁场的大小。基于洛伦兹力的磁场传感器具有体积小，重量轻，成本低，不存在磁滞和磁饱和等优点，在传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内共振耦合的电磁感应式微机械磁传感器，其特征在于，包括第一谐振结构组件、第二谐振结构组件以及耦合在第一谐振结构组件和第二谐振结构组件之间的耦合梁；所述第一谐振结构组件包括驱动电极、第一谐振结构、第一硅本体绝缘层、第一感应线圈、第一线圈绝缘层以及第一线圈金属层；所述第一硅本体绝缘层设置在第一谐振结构上；所述驱动电极位于第一谐振结构远离第一硅本体绝缘层的一侧；所述第一感应线圈设置在第一硅本体绝缘层上；所述第一线圈绝缘层设置在第一感应线圈上；所述第一线圈金属层设置在第一线圈绝缘层上；所述第二谐振结构组件包括第二谐振结构、第二硅本体绝缘层、第二感应线圈、第二线圈绝缘层以及第二线圈金属层；所述第二硅本体绝缘层设置在第二谐振结构上；所述第二感应线圈设置在第二硅本体绝缘层上；所述第二线圈绝缘层设置在第二感应线圈上；所述第二线圈金属层设置在第二线圈绝缘层上；在工作状态下，所述驱动电极以静电驱动方式驱动所述第一谐振结构进入扭转或平动谐振模态；当第一谐振结构处于扭转或平动谐振模态时，在外磁场下第一感应线圈切割磁感线，产生一路正比于外部磁场大小的感应电动势信号；在施加的驱动电压使第一谐振结构接近非线性状态的临界点时，若继续增加静电驱动电压以增加驱动力则第一谐振结构进入非线性的振幅饱和状态；基于内共振原理，通过耦合梁将过载驱动的第一谐振结构上的谐振非线性的能量传递给第二谐振结构，带动第二谐振结构进行扭转或平动谐振运动，第二感应线圈进行切割磁感线运动，产生新的一路感应电动势信号；通过对两路输出电动势信号分别进行信号处理以及分别转换为直流信号，再将两路直流信号进行加和，从而反映出磁场的强度。2.根据权利要求1所述的内共振耦合的电磁感应式微机械磁传感器，其特征在于，所述第一谐振结构的固有频率和第二谐振结构的固有频率之比为整数倍；所述第一谐振结构采用低频结构，所述第二谐振结构采用高频结构；或者所述第一谐振结构采用高频结构，所述第二谐振结构采用低频结构。3.根据权利要求1所述的内共振耦合的电磁感应式微机械磁传感器，其特征在于，第一谐振结构、第二谐振结构的谐振模态对应的振型相同，同时为扭转谐振模态或者同时为面内平动模态；若为扭转模态，驱动电极、感应电极应分别设置在第一谐振结构与衬底片之间、第二谐振结构与衬底片之间；若为面内平动模态，驱动电极、感应电极设置在第一谐振结构、第二谐振结构四周...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁亨茂，于俊伟，张俊明，胡振业，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：