[发明专利]一种基于液态金属的数字加速度计

说明书

本发明公开的一种基于液态金属的数字加速度计，自下而上包括三层结构：第一层为衬底，具有多条纵向设置的电极槽，对称分布于衬底纵向中心线两侧；电极槽内镶嵌有不连通的两段信号电极。第二层为功能结构层，沿纵向中心线设有两个对称分布的V形流道，开口相对设置，且位于不连通的两段信号电极上方；两个V形流道中心位置为金属液滴限位孔，金属液滴限位孔内具有液态金属。第三层为限位盖板，下表面设有空气回流通道，空气回流通道的部分区域与V形流道相通。衬底、功能结构层和限位盖板上分别具有上下对应的固定螺栓孔，通过螺栓实现固定。本加速度计可直接输出数字信号，省略了复杂的信号处理过程，线性度好，集成度高，抗干扰能力强。

技术领域

本发明涉及加速度计技术领域，特别涉及一种基于液态金属的数字加速度计。

背景技术

传统电感式、压电式以及电容式等加速度传感器体积大、灵敏度低、线性度较差、使用频率范围低等缺点。

传统的加速度计大多都是通过将模拟信号输出为数字信号来测量加速度的大小，模拟信号向数字信号的转化过程中，需要经过采样、量化、编码从而转变为数字信号，且模拟信号的抗干扰能力弱。即，需要复杂的信号处理电路才能完成数字信号的输出，导致测量单元成本增加。

传统的加速度计输出连续的模拟信号，无法标明数值1和0的位置，其要经过变压，整流，取样，滤波，稳压等复杂的处理过程才能转化为数字信号，增加了工艺成本，且其取样电路随机，以局部点代表整体信号，易造成信号失真，线性度差。

因此，为了解决传统电感式、压电式以及电容式等加速度传感器体积大、灵敏度低、线性度较差、使用频率范围低等缺点，设计一种可直接将加速度转换为数字信号输出的基于液态金属的加速度传感器，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的一种基于液态金属的数字加速度计，可直接将加速度转换为数字信号输出，无需进一步信号处理。

本发明实施例提供一种基于液态金属的数字加速度计，自下而上包括三层结构；

第一层结构为衬底；所述衬底具有多条纵向设置的电极槽；所述多条纵向设置的电极槽对称分布于所述衬底纵向中心线两侧；所述电极槽内镶嵌有不连通的两段信号电极；

第二层结构为功能结构层；所述功能结构层沿纵向中心线设有两个对称分布的V形流道；所述两个对称分布的V形流道，开口相对设置，且位于所述不连通的两段信号电极上方；所述两个对称分布的V形流道中心位置为金属液滴限位孔，所述金属液滴限位孔内具有液态金属；

第三层结构为限位盖板；所述限位盖板下表面设有空气回流通道，所述空气回流通道的部分区域与所述V形流道相通；

所述衬底、功能结构层和限位盖板上分别具有上下对应的固定螺栓孔，通过螺栓实现固定。

进一步地，所述多条纵向设置的电极槽包括三部分；

第一部分和第三部分具有多条相同数量的电极槽，且分别位于所述衬底纵向中心线两侧；第二部分为一条电极槽，且与所述衬底纵向中心线重合；

所述第一部分和第三部分电极槽内部的信号电极称为脉冲电极；所述第二部分电极槽内部的信号电极称为静止电极。

进一步地，所述信号电极厚度为5-50微米，宽度为1-200微米。

进一步地，所述信号电极材料为镍、铜或者镍铜合金。

进一步地，所述金属液滴限位孔为圆形或者方形。

进一步地，所述液态金属为镓、镓铟合金或钠钾合金。

进一步地，所述衬底与所述功能结构层之间、所述功能结构层与所述限位盖板之间均采用低温压封方式相互粘合。