[发明专利]一种PT对称微机械磁场传感器

权利要求书

1.一种PT对称微机械磁场传感器，其特征在于，所述传感器包括衬底（3）、第一微机械结构（1）、第二微机械结构（2）、静电耦合结构（4）、可调阻尼电路（5）和磁场输入结构（6）；其中第一微机械结构（1）、第二微机械结构（2）、静电耦合结构（4）、可调阻尼电路（5）和磁场输入结构（6）均设置在衬底（3）上；所述第一微机械结构（1）和第二微机械结构（2）对称的设置在磁场输入结构（6）的两侧；所述可调阻尼电路（5）通过引线（7）与第一微机械结构（1）或第二微机械结构（2）连接；所述第一微机械结构（1）的第一耦合梁（41）和第二微机械结构（2）的第二耦合梁（42）正对靠近，形成静电耦合结构（4)；

所述磁场输入结构（6）包括悬梁（61），转动平板（62），感应线圈（63），感应线圈上电极（64），感应线圈下电极（65），电极锚区（66）以及锚区（67）；其中悬梁（61）一端连接转动平板（62），一端处于第一耦合梁（41）和第二耦合梁（42）的中间；转动平板（62）的一端连接电极锚区（66），一端连接锚区（67）；感应线圈（63）设置在转动平板（62）上，感应线圈（63）一端连接感应线圈上电极（64），一端连接感应线圈下电极（65）；有磁场输入后，通电的感应线圈将产生与磁场成比例的洛伦兹力，该洛伦兹力使转动平板（62）和悬梁（61）发生偏转，悬梁（61）的偏转将改变第一微机械结构和第二微机械结构之间的耦合系数，从而改变PT对称微机械系统的本征频率；利用磁场标定仪器对传感器进行标定，建立其本征频率与不同输入磁场之间的关系；当待测磁场输入时，读出传感器的本征频率，与标定值进行对比，即可得到待测磁场值。

2.根据权利要求1所述的PT对称微机械磁场传感器，其特征在于，所述第一微机械结构（1）包括第一谐振梁（11）、第一谐振梁上电极和锚区（12）、第一谐振梁下电极和锚区（13）、第一反馈梁（14）、第一反馈梁电极和锚区一（15）、第一反馈梁电极和锚区二（16）、第一左连接梁（17）、第一右连接梁（18）和第一耦合梁（41）；第一谐振梁（11）的上、下部分分别连接到第一谐振梁上电极和锚区（12）、第一谐振梁下电极和锚区（13）；第一谐振梁（11）的左边通过第一左连接梁（17）连接第一反馈梁（14）；第一谐振梁（11）的右边通过第一右连接梁（18）连接第一耦合梁（41）；第一反馈梁（14）和第一反馈梁电极和锚区一（15）、第一反馈梁电极和锚区二（16）相互靠近形成反馈电容。

3.根据权利要求2所述的PT对称微机械磁场传感器，其特征在于，所述第二微机械结构（2）包括第二谐振梁（21）、第二谐振梁上电极和锚区（22）、第二谐振梁下电极和锚区（23）、第二反馈梁（24）、第二反馈梁电极和锚区一（25）、第二反馈梁电极和锚区二（26）、第二左连接梁（28）、第二右连接梁（27）和第二耦合梁（42）；第二谐振梁（21）的上、下部分分别连接到第二谐振梁上电极和锚区（22）、第二谐振梁下电极和锚区（23）；第二谐振梁（21）的左边通过第二左连接梁（28）连接第二反馈梁（24）；第二谐振梁（21）的右边通过右第二连接梁（27）连接第二耦合梁（42）；第二反馈梁（24）和第二反馈梁电极和锚区一（25）、第二反馈梁电极和锚区二（26）相互靠近形成反馈电容。

4.根据权利要求3所述的PT对称微机械磁场传感器，其特征在于，所述可调阻尼电路（5）包括，输出端口（51）、输入端口（52），跨阻放大器（53），带通滤波器（54），增益控制器（55）以及相位控制器（56）；输入端口（52）连接到跨阻放大器（53）的输入，跨阻放大器（53）的输出连接到带通滤波器（54）的输入，带通滤波器（54）的输出连接到增益控制器（55），增益控制器（55）的输出连接到相位控制器（56）的输入，相位控制器（56）的输出连接到输出端口（51）；其中输出端口（51)、输入端口（52）通过引线（7）连接到第一微机械结构（1）的第一反馈梁电极和锚区一（15）、第一反馈梁电极和锚区二（16）。

5.根据权利要求4所述的PT对称微机械磁场传感器，其特征在于，所述第一微机械结构（1）和第二微机械结构（2）按M-M’中线镜像对称且质量相等。

6.根据权利要求5所述的PT对称微机械磁场传感器，其特征在于，所述可调阻尼电路（5）作用于第一微机械结构（1）的等效阻尼和第二微机械结构（2）的等效阻尼,符号相反、大小相等。