【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微机电系统领域，尤其涉及一种基于支撑与检测解耦的高灵敏度大带宽压阻式微振动传感器。
技术介绍
1、mems(microelectro mechanical systems，微机电系统)压阻式微振动传感器具有输入阻抗低、抗电磁干扰性强、可靠性高等优点，被广泛应用于车辆振动分析、地震监测等领域。
2、现今，国内外研究人员提出了多种压阻式微振动传感器，但其设计仍存在着一个矛盾：即高灵敏度与大测量带宽之间的矛盾。现有的压阻式振动传感器多是由大刚度支撑梁支撑质量块构成，并且在支撑梁上直接布置压阻片，支撑梁既作为支撑梁，又作为检测梁。支撑梁刚度过大导致灵敏度下降，支撑梁刚度小则导致传感器谐振频率下降。振动传感器为了能实现更大带宽的测量，通常选用大刚度支撑梁，即传感器结构具有特别高的工作模态谐振频率，从而提高检测带宽，但也使得灵敏度下降。现有的传感器结构设计存在灵敏度和带宽相互制约。
3、在现今研究中，对于兼具高灵敏度和大检测带宽的传感器结构设计研究稍有不足，如：
4、申请公布号为cn114660326a的专利公开了一种采用复式悬臂梁的压阻式微振动传感器结构，该结构采用刚度更大的复式悬臂梁支撑敏感质量，并利用悬臂梁上分布的应变片组成的惠斯通电桥检测梁上的应力。此构型减小了剪切应力对应变片上电阻的影响，降低了微振动传感器的轴间耦合。但采用大刚度支撑梁会减小应变片上电阻的应力，降低测量灵敏度。
5、申请公布号为为cn104181331a的专利提出了一种将蛇形结构作为弹性悬臂梁的压阻式微
6、综上，对于加速度计的构型设计而言，大检测带宽与高灵敏度两个因素相互制约，难以兼得。因此有必要提出一种兼具高灵敏度与大带宽的压阻式微振动传感器以解决现有技术的不足。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术公开了一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，利用大刚度支撑梁提高结构固有频率，有效提高了检测带宽；同时利用柔性检测梁提高应力灵敏度，解决了传统压阻式微振动传感器大带宽与高灵敏度相互制约的难题。
2、为此，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，包括：
4、固定边框、敏感质量、大刚度支撑梁ⅰ、大刚度支撑梁ⅱ、柔性检测梁ⅰ、柔性检测梁ⅱ、连接梁ⅰ、连接梁ⅱ、固支锚点ⅰ和固支锚点ⅱ；所述固定边框为四边形，具有上边框、下边框、左边框和右边框；
5、所述敏感质量悬于固定边框中间，所述敏感质量的上端通过所述大刚度支撑梁ⅰ与固定边框的上边框连接；所述敏感质量的下端通过所述大刚度支撑梁ⅱ与固定边框的下边框连接；
6、所述敏感质量的左右两端分别具有矩形缺口，所述柔性检测梁ⅰ通过所述连接梁ⅰ固定于左端矩形缺口内，所述柔性检测梁ⅰ与所述连接梁ⅰ垂直布置，所述连接梁ⅰ的两端分别与所述敏感质量连接，所述柔性检测梁ⅰ的一端与左端矩形缺口对应的所述固定边框的左边框连接，另一端固定于所述固支锚点ⅰ，所述固支锚点ⅰ与所述连接梁ⅰ垂直布置，固定于左端矩形缺口远离左边框的一侧；
7、所述柔性检测梁ⅱ通过所述连接梁ⅱ固定于右端矩形缺口内，所述柔性检测梁ⅱ与所述连接梁ⅱ垂直布置，所述连接梁ⅱ的两端分别与所述敏感质量连接，所述柔性检测梁ⅱ的一端与右端矩形缺口对应的所述固定边框的右边框连接，另一端固定于所述固支锚点ⅱ，所述固支锚点ⅱ与所述连接梁ⅱ垂直布置，固定于右端矩形缺口远离右边框的一侧；
8、在所述柔性检测梁ⅰ和所述柔性检测梁ⅱ上通过掺杂工艺布置压阻区域，并构成惠斯通全桥进行加速度检测。
9、进一步地，所述大刚度支撑梁ⅰ和所述大刚度支撑梁ⅱ采用l型梁。
10、进一步地，所述柔性检测梁ⅰ与所述柔性检测梁ⅱ采用双端固支梁。
11、进一步地，所述柔性检测梁ⅰ和柔性检测梁ⅱ的厚度远小于所述大刚度支撑梁ⅰ和大刚度支撑梁ⅱ。
12、进一步地，所述敏感质量和所述大刚度支撑梁的厚度相等。
13、进一步地，所述传感器关于敏感质量中心对称。
14、本专利技术公开了一种基于大刚度支撑梁与柔性检测梁解耦的高灵敏度大带宽压阻式微振动传感器，主要用于检测z轴方向上的加速度大小，本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：
15、本专利技术通过对敏感结构进行设计，提出了一种基于支撑与检测解耦的高灵敏度大带宽压阻式微振动传感器，采用大刚度支撑梁作为支撑结构，大刚度梁能够有效地提高结构的谐振频率，增大检测带宽，同时也能减小非检测方向上的位移，降低轴间误差。通过在柔性检测梁上利用掺杂工艺布置压阻区域作为检测结构，充分提高了压阻区域的应力，提升了检测灵敏度。该结构能够保证微振动传感器兼具大检测带宽和高灵敏度。同等带宽下灵敏度优于现有构型，且结构简单，便于制造，成本较低，有很高的实用价值。
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1.一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，其特征在于，包括：固定边框(1)、敏感质量(2)、大刚度支撑梁Ⅰ(3-1)、大刚度支撑梁Ⅱ(3-2)、柔性检测梁Ⅰ(4-1)、柔性检测梁Ⅱ(4-2)、连接梁Ⅰ(5-1)、连接梁Ⅱ(5-2)、固支锚点Ⅰ(6-1)和固支锚点Ⅱ(6-2)；所述固定边框(1)为四边形，具有上边框、下边框、左边框和右边框；
2.根据权利要求1所述的一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，其特征在于，所述大刚度支撑梁Ⅰ(3-1)和所述大刚度支撑梁Ⅱ(3-2)采用L型梁。
3.根据权利要求1所述的一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，其特征在于，所述柔性检测梁Ⅰ(4-1)与所述柔性检测梁Ⅱ(4-2)采用双端固支梁。
4.根据权利要求1所述的一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，其特征在于，所述柔性检测梁Ⅰ(4-1)和柔性检测梁Ⅱ(4-2)的厚度远小于所述大刚度支撑梁Ⅰ(3-1)和大刚度支撑梁Ⅱ(3-2)。
5.根据权利要求1所述的一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，其特征在于，所述敏感质量(
6.根据权利要求1所述的一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，其特征在于，所述传感器关于敏感质量(2)中心对称。
...【技术特征摘要】
1.一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，其特征在于，包括：固定边框(1)、敏感质量(2)、大刚度支撑梁ⅰ(3-1)、大刚度支撑梁ⅱ(3-2)、柔性检测梁ⅰ(4-1)、柔性检测梁ⅱ(4-2)、连接梁ⅰ(5-1)、连接梁ⅱ(5-2)、固支锚点ⅰ(6-1)和固支锚点ⅱ(6-2)；所述固定边框(1)为四边形，具有上边框、下边框、左边框和右边框；
2.根据权利要求1所述的一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动传感器，其特征在于，所述大刚度支撑梁ⅰ(3-1)和所述大刚度支撑梁ⅱ(3-2)采用l型梁。
3.根据权利要求1所述的一种基于支撑与检测解耦的压阻式微振动...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑，东泽源，陶逢刚，赵宝林，刘蓬勃，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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