[发明专利]基于工艺残余应力的微型二维振动能采集器

摘要

本发明提出一种基于工艺残余应力的微型二维振动能采集器，包括有微悬臂梁、微质量块和衬底，微质量块位于微悬臂梁的自由端，微悬臂梁的另一端固定于衬底上，微悬臂梁表面包括一个或多个电学隔离的压电层，各压电层的上、下表面均有电极。微悬臂梁具有由于硅微加工工艺残余应力而导致的初始面外弯曲变形。对于振动方向与微悬臂梁中性轴所在平面平行的环境振动能，该微型二维振动能采集器均可以实现高效率地采集。本发明具有结构简单、易于加工和可以高效采集振动方向与微悬臂梁中性轴所在平面平行的环境振动能的优点，特别适合于为无线传感节点、医学植入系统和便携式电子产品等供电。

主权项

基于工艺残余应力的微型二维振动能采集器，其包括衬底和由微加工工艺制作的微悬臂梁和微质量块，其特征在于：所述微质量块位于微悬臂梁的自由端，微悬臂梁的另一端固定于衬底上；所述微悬臂梁表面至少具有一个或多个电学隔离的压电层，各压电层的上、下表面均有电极；所述微悬臂梁具有由于硅微加工工艺残余应力而导致的初始面外弯曲变形；所述采集器在平行于所述具有初始面外弯曲变形的微悬臂梁的中性轴所在平面的加速度作用下，质量块受到的惯性力都将在微悬臂梁内产生弯矩，导致微悬臂梁振动，进一步引起微悬臂梁上各压电层应力的交替变化，由于压电效应，各压电层的上、下表面电极之间将产生电势差，利用该电势差就可以为负载供电；因此对于振动方向与微悬臂梁中性轴所在平面平行的环境振动能，所述采集器均可以实现高效率地采集。