[发明专利]一种声表面波谐振器型加速度计结构及其测量方法

说明书

本发明公开一种声表面波谐振器型加速度计结构及其测量方法，包括压电基片、制作于压电基片上的声表面波谐振器金属指和叠加在声表面波谐振器金属指之上的同形可浮动质量载荷指。当加速度计结构作向上或向下的加速运动时，质量载荷指因惯性产生向下或向上的位移，其与下层声表面波谐振器金属指的接触面积和作用力发生变化，声表面波谐振器金属指的等效质量发生变化，最终声表面波谐振器的谐振频率发生变化，据此可以测量加速度计结构的运动加速度。与现有技术相比，本发明采用复合指结构的声表面波谐振器作为加速度敏感元件，所包含的质量载荷指的结构、材料、加工方法与下层声表面波谐振器金属指相同或相似，结构新颖，工艺兼容性好，制作方便。

技术领域

本发明涉及传感技术领域，尤其涉及一种声表面波谐振器型加速度计结构及其测量方法。

背景技术

加速度计是一种测量物体运动加速度的传感装置，依据其所采用敏感元件的不同，分为电容式、电感式、压阻式、压电式、谐振式等。

电容式加速度计利用敏感质量块与检测电极间的相对运动导致的电容变化来测定加速度，具有精度高、噪声和温度特性好、功耗低、结构简单等优点，缺点是反应速度慢。

压阻式加速度计利用设置在悬臂梁应力变化最明显部位的压敏元件，检测因敏感质量块发生位移时，悬臂梁上应力的变化所产生的压敏电阻阻值的变化来测定加速度。优点是体积小、低功耗，结构、制作工艺和检测电路都相对简单，易于集成在各种模拟和数字电路中。缺点是温度敏感性大，稳定性差，灵敏度低。

谐振式加速度计利用振梁的力频特性，通过检测其谐振频率的变化量来确定运动加速度的大小，其输出信号为频率信号，测量精度高，易于实现数字化，且体积小、重量轻、功耗低。

声表面波谐振器由制作在压电基片上的叉指换能器和反射器构成。反射器由两组反射指阵列构成一个谐振腔，置于谐振腔内适当位置的叉指换能器所激发的声表面波在两个反射指阵列之间来回反射、加强而发生谐振，谐振频率决定于构成叉指换能器和反射器的金属指的材料参数、结构参数、声表面波波速等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种声表面波谐振器型加速度计结构及其测量方法。

本发明的目的是这样实现的，一种声表面波谐振器型加速度计结构，其特征在于：包括压电基片、制作于压电基片上的声表面波谐振器金属指和叠加在声表面波谐振器金属指之上且与声表面波谐振器金属指同形的可浮动的质量载荷指，所述质量载荷指通过制作在声表面波谐振器金属指两端声表面波谐振器汇流电极上的锚锭支撑在声表面波谐振器金属指之上，质量载荷指中部下垂，与其下方的声表面波谐振器金属指局部接触。

所述压电基片的材料为ST切型石英单晶，或者YZ切型铌酸锂单晶。

所述声表面波谐振器金属指、汇流电极的材料为铝、铝铜合金或者金。

所述质量载荷指的材料为铝、铝铜合金、金、二氧化硅或者氮化硅；当质量载荷指的材料为铝、铝铜合金或金，锚锭的材料为二氧化硅或氮化硅；当质量载荷指的材料为二氧化硅或者氮化硅，锚锭的材料为铝、铝铜合金、金、二氧化硅或者氮化硅。

所述声表面波谐振器金属指包括声表面波谐振器叉指换能器的金属叉指、声表面波谐振器反射器的金属反射指。

所述声表面波谐振器型加速度计结构包括压电基片、制作于压电基片上的声表面波谐振器金属指和叠加在声表面波谐振器金属指之上且与声表面波谐振器金属指同形的可浮动的质量载荷指，所述质量载荷指通过制作在声表面波谐振器金属指两端声表面波谐振器汇流电极上的锚锭支撑在声表面波谐振器金属指之上，质量载荷指中部下垂，与其下方的声表面波谐振器金属指局部接触；