[发明专利]两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器

权利要求书

1.两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器，包括上层毛发结构，中层硅微传感器结构以及下层玻璃衬底和信号引线，其特征在于：所述上层毛发结构底部固定在中层硅微传感器结构上，所述中层硅微传感器结构键合在下层玻璃衬底上，所述中层硅微传感器结构具体由底座质量块，旋转中心，四组摆动抑制结构，两个杠杆机构，两个双端固定音叉谐振器子结构组成，毛发位于底座质量块上端平面处，所述旋转中心由八根L型弹性梁和中心锚点组成，所述L型弹性梁的一端与底座质量块相连，另一端与中心锚点相连，所述四组摆动抑制结构布置在底座质量块右上，左上，左下，右下四个顶点处，四组摆动抑制结构分别为第一摆动抑制结构、第二摆动抑制结构、第三摆动抑制结构和第四摆动抑制结构，所述摆动抑制结构由两根U型摆动抑制弹性梁和一个固定锚点组成，U型摆动抑制弹性梁的一端与底座质量块相连，另一端与固定锚点相连，旋转中心位于底座质量块下端底部，四组摆动抑制结构分别布置在底座质量块右上，左上，左下，右下四个顶点处，所述底座质量块内部放置左右对称的两个杠杆机构及两个双端固定音叉谐振器子结构，所述底座质量块下端设置一根底座输出端短直梁，所述底座质量块通过底座输出端短直梁与两个杠杆机构相连，两个杠杆机构分别与两个双端固定音叉谐振器子结构相连，所述中层硅微传感器结构包含两级杠杆力放大机构，所述上层毛发，底座质量块，旋转中心和底座输出端短直梁构成第一级杠杆力放大机构，两个杠杆机构为第二级杠杆力放大机构，两个双端固定音叉谐振器子结构在受到两级杠杆力放大机构放大的力之后，其谐振器固有频率发生改变。

2.根据权利要求1所述的两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器，其特征在于：所述上层毛发结构通过加工工艺直接加工或采用组装工艺粘合在硅微传感器结构上。

3.根据权利要求1所述的两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器，其特征在于：所述中层硅微传感器结构底座质量块内部放置左右对称的两个杠杆机构，两个杠杆机构分别为第一杠杆机构和第二杠杆机构，所述杠杆机构包括杠杆主体横梁，输入端直梁，支点锚点和两个短直梁分别为短直梁一和短直梁二，所述杠杆主体横梁通过输入端直梁和底座输出端短直梁连接；通过短直梁一与固定在玻璃衬底上的支点锚点相连，通过短直梁二与输出端双端固定音叉谐振器的一端直梁相连接。

4.根据权利要求1所述的两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器，其特征在于：所述中层硅微传感器结构底座质量块内部放置左右对称的两个双端固定音叉谐振器子结构，且两个双端固定音叉谐振器子结构分别与两个杠杆机构相连，两个双端固定音叉谐振器子结构分别为第一双端固定音叉谐振器子结构和第二双端固定音叉谐振器子结构，所述双端固定音叉谐振器子结构由两根平行的音叉谐振梁，两根连接音叉谐振梁的直梁，梳齿架一，梳齿架二，活动梳齿，短直梁，固定梳齿和固定锚点构成，两个梳齿架分别设于两根音叉梁的外侧，所述活动梳齿设于两个梳齿架上，并且在梳齿架两侧对称间隔分布，所述固定梳齿包括3个驱动固定梳齿和3个驱动反馈固定梳齿，3个驱动固定梳齿分别通过对应固定锚点键合在玻璃衬底上，且在梳齿架一外侧、梳齿架二内侧与活动梳齿对插，形成驱动机构，3个驱动反馈固定梳齿分别通过对应固定锚点键合在玻璃衬底上，且在梳齿架一内侧、梳齿架二外侧与活动梳齿对插，组成驱动反馈机构，所述短直梁连接直梁和对应固定锚点。

5.根据权利要求1所述的两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器，其特征在于：所述玻璃衬底包括电极，硅-玻璃键合点和信号引线，所述电极包括公共地电极，载波输入电极，驱动输入电极，驱动反馈输出电极，所述硅-玻璃键合点通过信号引线与对应电极相连接。

6.根据权利要求1所述的两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器，其特征在于：所述双端固定音叉谐振器的驱动和驱动反馈结构分别采用梳齿式电容驱动和梳齿式电容检测方式。