一种多物理量并行测量的谐振式传感器和测量方法技术

本发明专利技术涉及一种多物理量并行测量的谐振式传感器和测量方法。谐振式传感器包括衬底层和器件层；器件层包括内部质量块、主振动环、嵌套多层环和外部锚定环，内部质量块固定在衬底层中心，与主振动环之间的距离为3～5微米。测量方法为：向传感器施加激励信号；对传感器不同模态下的振动进行频率调制感测分析，得到不同待测物理量的值，若存在耦合，进行解耦计算。与现有技术相比，本发明专利技术具有传感器不同模态下对于不同物理量的敏感度不同，可以避免交叉耦合，实现了对于多个物理量的同时测量；向谐振式传感器施加工作频率为多个模态的谐振频率之和的激励信号，对不同模态下的振动进行频率调制感测分析以及解耦计算，可以得到多个物理量等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器，尤其是涉及一种多物理量并行测量的谐振式传感器和测量方法。

技术介绍

1、微机电系统(mems)谐振式传感器是一种将微机电加工技术和机械谐振式传感技术有机结合而制成的传感器。这类传感器通过测量物体的振动频率和振动状态来检测被测量物理量的变化，具有高精度、高灵敏度、快速响应和稳定性好等优点。

2、在微机电系统(mems)谐振式传感器的应用中，对一个物理参数的感测往往受其他物理量的影响，存在着物理参数交叉耦合的问题，导致交叉耦合读数。目前这个问题可以通过环境控制和输出补偿来解决，然而这两种技术需要额外的传感器、参考谐振器与接口电路，并且有可能会降低传感器的分辨率，增加系统功耗。另外，谐振器性能提升在一定程度上受到现有优化方法的限制，如器件结构设计和接口电路优化。

3、综上所述，如何设计一种能够同时测量多个物理量且能够避免交叉耦合读数的传感器为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的无法同时精确测量多个物理量的缺陷而提供一种多本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多物理量并行测量的谐振式传感器，其特征在于，所述谐振式传感器包括衬底层(1)和器件层(2)；所述器件层(2)由内至外依次包括圆形的内部质量块(21)以及相互连接且同心的主振动环(22)、嵌套多层环(23)和外部锚定环(24)，所述内部质量块(21)固定在衬底层(1)中心，与主振动环(22)之间的距离为3～5微米；所述谐振式传感器工作时，向谐振式传感器施加包含多个模态谐振频率之和的激励信号，测量不同模态下谐振式传感器的初始谐振频率和感测到待测物理量后的谐振频率，对谐振频率进行分析得到待测物理量的值。

2.根据权利要求1所述的一种多物理量并行测量的谐振式传感器，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种多物理量并行测量的谐振式传感器，其特征在于，所述谐振式传感器包括衬底层(1)和器件层(2)；所述器件层(2)由内至外依次包括圆形的内部质量块(21)以及相互连接且同心的主振动环(22)、嵌套多层环(23)和外部锚定环(24)，所述内部质量块(21)固定在衬底层(1)中心，与主振动环(22)之间的距离为3～5微米；所述谐振式传感器工作时，向谐振式传感器施加包含多个模态谐振频率之和的激励信号，测量不同模态下谐振式传感器的初始谐振频率和感测到待测物理量后的谐振频率，对谐振频率进行分析得到待测物理量的值。

2.根据权利要求1所述的一种多物理量并行测量的谐振式传感器，其特征在于，所述的嵌套多层环(23)包括多个通过辐条(26)连接且同心的嵌套环。

3.根据权利要求2所述的一种多物理量并行测量的谐振式传感器，其特征在于，所述的嵌套环与主振动环(22)直径和宽度不同，刚度和频率不同。

4.根据权利要求2所述的一种多物理量并行测量的谐振式传感器，其特征在于，所述的器件层(2)还包括支撑环(25)，安装在嵌套多层环(23)和外部锚定环(24)之间并通过辐条(26)与嵌套多层环(23)和外部锚定环(24)连接。

5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建霖，林骋其，王琮琛，王楠，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：