[发明专利]用于流速及加速度矢量敏感的仿生毛发传感器及检测方法

摘要

本发明公开了一种用于流速及加速度矢量敏感的仿生毛发传感器及其检测方法，包括顶部聚合物毛发、中部环状硅微传感器结构、底部制作在玻璃衬底上的信号引线。本发明中顶部毛发在外部加速度或流体作用时带动环状硅微传感器结构中的圆形质量块和环形质量块摆动；利用静电力的负刚度效应原理，通过环状硅微传感器结构中圆形质量块和环形质量块的摆动，引起布置在圆形质量块和环形质量块周围的谐振器谐振频率的变化，实现对流速及加速度大小的检测；通过采用质量块与环形质量块的耦合结构，对顶部毛发的摆动方向进行矢量分解，实现对加速度或流体速度的矢量方向检测。

主权项

用于流速及加速度矢量敏感的仿生毛发传感器，包括顶部聚合物毛发(1)、中部环状硅微传感器结构和底部玻璃衬底，其特征在于：所述环状硅微传感器结构包括质量块(2)、以及与质量块(2)共圆心且包含质量块(2)的环形质量块(3)，所述聚合物毛发(1)设置在质量块(2)上，所述环状硅微传感器结构悬置于玻璃衬底上；所述质量块(2)的右侧设置有第一谐振器(7‑1)，所述第一谐振器(7‑1)与质量块(2)之间设置有第一负刚度效应梳齿组(8‑1)，所述质量块(2)的左侧设置有第二谐振器(7‑2)，所述第二谐振器(7‑2)与质量块(2)之间设置有第二负刚度效应梳齿组(8‑2)；在质量块(2)上侧，通过第一内扭力梁(4‑1)连接质量块(2)和环形质量块(3)内圈，在质量块(2)下侧，通过第二内扭力梁(4‑2)连接质量块(2)和环形质量块(3)内圈；所述环形质量块(3)右侧外圈上设置有第一外扭力梁(5‑1)，所述第一外扭力梁(5‑1)与第一锚点(6‑1)连接，所述环形质量块(3)左侧外圈上设置有第二外扭力梁(5‑2)，所述第二外扭力梁(5‑2)与第二锚点(6‑2)连接；所述环形质量块(3)上侧外圈设置有第三谐振器(7‑3)，所述第三谐振器(7‑3)与环形质量块(3)之间设置有第三负刚度效应梳齿组(8‑3)，所述环形质量块(3)下侧外圈设置有第四谐振器(7‑4)，所述第四谐振器(7‑4)与环形质量块(3)之间设置有第四负刚度效应梳齿组(8‑4)。