[发明专利]一种基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器

权利要求书

1.一种基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器，其特征在于，

沿竖直方向设置有压力膜（8）、探针（14）、石英圆环谐振器（7）、压电陶瓷驱动器（3）、控制系统（15）；

所述石英圆环谐振器（7）正下方连接有探针（14），所述探针（14）正下方设置有压力膜（8），所述石英圆环谐振器（7）的水平直径方向上设置有电极（6），所述电极（6）具体包括相互连通在外环表面的第一电极（601）与第四电极（604），相互连通在内环表面的第二电极（602）与第三电极（603）；所述控制系统（15）至少包括控制电路（16）、激振电路（17）和驱动电路（19），所述控制电路（16）用于控制激振电路（17）、驱动电路（19）输出控制信号，所述激振电路（17）分别通过引线连接第一电极（601）与第四电极（604）以及第二电极（602）与第三电极（603），在激振电路（17）的作用下产生水平径向的交变电场；所述压电陶瓷驱动器（3）的输出端连接于在石英圆环谐振器（7）顶部中心位置，压电陶瓷驱动器（3）与探针（14）相对于石英圆环谐振器（7）中心呈对称安装；所述压电陶瓷驱动器（3）的驱动端通过引线连接驱动电路（19）。

2.根据权利要求1所述的基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器，其特征在于，还包括输入端口（18），所述输入端口（18）安装于控制系统上，用于连接显示器以及输入、输出设备。

3.根据权利要求1所述的基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器，其特征在于，所述压力膜（8）的材料为单晶硅，压力膜（8）通过湿法腐蚀工艺制得。

4.根据权利要求1所述的基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器，其特征在于，所述探针（14）的材质为钨，探针（14）粘连在石英圆环谐振器（7）的底端。

5.根据权利要求1所述的基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器，其特征在于，所述电极（6）材料为Cr/Au层。

6.根据权利要求1所述的基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器，其特征在于，还包括法兰盘（9）、待测压力输入端（10）、压力舱（11），所述待测压力输入端（10）结构为空心的外螺纹通孔，所述外螺纹通孔通过法兰盘（9）与压力舱（11）一端连接，压力舱（11）另一端连接压力膜（8）底部。

7.根据权利要求1所述的基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器，其特征在于，还包括预紧螺母（1）、石英板（2）、预紧装置（4）以及移动端（5），所述移动端（5）上开一个定位槽，石英圆环谐振器（7）顶端嵌入定位槽内，并通过胶粘合；所述移动端（5）上方依次安装压电陶瓷驱动器（3）以及石英板（2），所述预紧装置（4）内部设有一定的空腔用于包裹移动端（5）、压电陶瓷驱动器（3）以及石英板（2），所述预紧装置（4）上端设有与预紧螺母（1）外螺纹相互契合的通孔，通孔左右两端接触石英板（2）的上部。

8.根据权利要求6所述的基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器，其特征在于，还包括内置空腔的外壳（20）以及相匹配的底座（12），所述底座（12）粘接于外壳（20）的下部，所述底座（12）的中间部位设有通孔，通孔上端周围设有定位槽，所述压力舱（11）安装于通孔中并与之相匹配，压力舱（11）、压力膜（8）之间通过硅胶粘连在定位槽中，压力舱（11）与底座接触的下部依次紧密安装法兰盘（9）、外螺纹通孔；所述控制系统（15）安装于外壳（20）的内侧壁上，输入端口（18）与控制系统（15）连接并安装于外壳（20）的外侧壁上；所述外壳（20）上端设有与预紧装置（4）相匹配的通孔，预紧装置（4）通过通孔固定于外壳（20）内。

9.根据权利要求8所述的基于石英圆环谐振器的原子力探针式传感器，其特征在于，所述外壳（20）和底座（12）的材料均为不锈钢。