一種一體式石英雙振梁加速度計(jì)制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供一種一體式石英雙振梁加速度計(jì)，包括質(zhì)量塊和振梁，所述質(zhì)量塊通過折疊梁與固定框連接，所述振梁包括左振梁和右振梁，且所述左、右振梁與質(zhì)量塊構(gòu)成反對(duì)稱關(guān)系，所述左振梁的一端通過轉(zhuǎn)接塊與質(zhì)量塊連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊與固定框連接；所述右振梁的一端通過轉(zhuǎn)接塊與質(zhì)量塊連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊與固定框連接，所述左、右振梁均包括兩根振梁，且兩根振梁的極性相反。本實(shí)用新型專利技術(shù)采用一體式石英雙振梁加速度計(jì)采用一個(gè)質(zhì)量塊，兩對(duì)雙振梁，采用MEMS工藝一體成型，相比分體式具有結(jié)構(gòu)緊湊、免裝配、易加工的特點(diǎn)，另外采用雙振梁，可以避免真空封裝，在使用中更加穩(wěn)定可靠。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及微電子機(jī)械系統(tǒng)
，特別涉及一種一體式石英雙振梁加速度計(jì)。
技術(shù)介紹
石英振梁加速度計(jì)是一種利用石英振梁的力-頻特性敏感慣性力的MEMS慣性傳感器，具有直接數(shù)字輸出、偏置穩(wěn)定性好、刻度因數(shù)穩(wěn)定性好、量程設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈姿態(tài)控制、慣性導(dǎo)航，地球資源勘探等領(lǐng)域，有著重要的軍用價(jià)值和名用價(jià)值。目前的石英振梁加速度計(jì)主要分為一體式和分體式，分體式結(jié)構(gòu)典型代表為Honeywell公司的RBA500，由石英雙梁振梁與金屬質(zhì)量塊組成，需精密裝配，面臨不同材料熱失配以及膠老化的問題，長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性較差。一體式結(jié)構(gòu)以法國(guó)ONERA設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)為典型代表，振梁與質(zhì)量結(jié)構(gòu)全部由石英材料組成，具有結(jié)構(gòu)緊湊，一體成型的優(yōu)點(diǎn)，但采用單振梁，需要真空封裝，使用中真空度的改變會(huì)影響器件的性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提供一種一體式石英雙振梁加速度計(jì)，本技術(shù)采用雙振梁，可以避免真空封裝，在使用中更加穩(wěn)定可靠。為解決以上技術(shù)問題，本技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種一體式石英雙振梁加速度計(jì)，包括質(zhì)量塊和振梁，所述質(zhì)量塊通過折疊梁與固定框連接，所述振梁包括左振梁和右振梁，且所述左、右振梁與質(zhì)量塊構(gòu)成反對(duì)稱關(guān)系，所述左振梁的一端通過轉(zhuǎn)接塊與質(zhì)量塊連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊與固定框連接；所述右振梁的一端通過轉(zhuǎn)接塊與質(zhì)量塊連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊與固定框連接，所述左、右振梁均包括兩根振梁，且兩根振梁的極性相反。優(yōu)選地，左振梁的兩根梁前表面分別鍍有金屬電極；右振梁的兩根梁前表面分別鍍有金屬電極。優(yōu)選地，所述金屬電極由兩種不同極性的電極構(gòu)成，所屬金屬電極包括中間電極、左側(cè)電極和右側(cè)電極，中間部分稱為中間電極，所述中間電極的兩側(cè)分別是左側(cè)電極、右側(cè)電極;當(dāng)所述中間電極為正極時(shí)，則左側(cè)電極、右側(cè)電極均為負(fù)極；反之，當(dāng)所述中間電極為負(fù)極時(shí)，則左側(cè)電極、右側(cè)電極均為正極。優(yōu)選地，所述左振梁中兩根振梁上金屬電極的中間電極極性相反；所述右振梁中兩根振梁上金屬電極的中間電極極性相反。優(yōu)選地，所述質(zhì)量塊采用四根折疊梁結(jié)構(gòu)，能夠使質(zhì)量塊沿石英基片Y軸方向做同一平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，左振梁的兩根振梁之間的間距可根據(jù)設(shè)計(jì)要求變化，另外，兩根振梁分別與質(zhì)量塊、固定框之間的距離可根據(jù)設(shè)計(jì)要求變化。本技術(shù)采用一體式石英雙振梁加速度計(jì)采用一個(gè)質(zhì)量塊，兩對(duì)雙振梁，采用MEMS工藝一體成型，相比分體式具有結(jié)構(gòu)緊湊、免裝配、易加工的特點(diǎn)，另外采用雙振梁，可以避免真空封裝，在使用中更加穩(wěn)定可靠。附圖說明圖1為本技術(shù)一體式石英雙振梁加速度計(jì)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本技術(shù)一體式石英雙振梁加速度計(jì)一種實(shí)施例的電極分布示意圖。圖3為本技術(shù)不同極性的電極結(jié)構(gòu)圖。圖中：1質(zhì)量塊，2折疊梁，3固定框，4轉(zhuǎn)接塊，5A左振梁5A，5B右振梁5B，6金屬電極，601中間電極，602左側(cè)電極，603右側(cè)電極，10第一金屬電極、7第二金屬電極、8第三金屬電極，9第四金屬電極。具體實(shí)施方式結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)做進(jìn)一步說明。如圖1、3所示，一種一體式石英雙振梁加速度計(jì)，包括質(zhì)量塊1和振梁，所述質(zhì)量塊1通過折疊梁2與固定框3連接，所述振梁包括左振梁5A和右振梁5B，且所述左、右振梁與質(zhì)量塊1構(gòu)成反對(duì)稱關(guān)系，所述左振梁5A的一端通過轉(zhuǎn)接塊4與質(zhì)量塊1連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊4與固定框3連接；所述右振梁5B的一端通過轉(zhuǎn)接塊4與質(zhì)量塊1連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊4與固定框3連接，所述左、右振梁均包括兩根振梁，且兩根振梁的極性相反。左振梁5A的兩根梁前表面分別鍍有金屬電極6；右振梁5B的兩根梁前表面分別鍍有金屬電極6。優(yōu)選地，所述金屬電極6由兩種不同極性的電極構(gòu)成，所屬金屬電極6包括中間電極601、左側(cè)電極602和右側(cè)電極603，中間部分稱為中間電極601，所述中間電極的兩側(cè)分別是左側(cè)電極602、右側(cè)電極603;當(dāng)所述中間電極601為正極時(shí)，則左側(cè)電極602、右側(cè)電極603均為負(fù)極；反之，當(dāng)所述中間電極601為負(fù)極時(shí)，則左側(cè)電極602、右側(cè)電極603均為正極。優(yōu)選地，所述左振梁5A中兩根振梁上金屬電極6的中間電極極性相反；所述右振梁5B中兩根振梁上金屬電極6的中間電極極性相反。優(yōu)選地，所述質(zhì)量塊1采用四根折疊梁2結(jié)構(gòu)，能夠使質(zhì)量塊1沿石英基片Y軸方向做同一平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。如圖2所示，本技術(shù)裝置的工作原理如下：金屬電極6包括第一金屬電極10、第二金屬電極7、第三金屬電極8和第四金屬電極9，將交流電的正極加載在第一金屬電極10，第三金屬電極8的正極（即中間電極）上，第二金屬電極7，第四金屬電極9的負(fù)極（即左側(cè)電極，右側(cè)電極）上，將交流電的負(fù)極加載在第一金屬電極10，第三金屬電極8的負(fù)極（即左側(cè)電極，右側(cè)電極）上，第二金屬電極7，第四金屬電極9的正極（即中間電極）上；在驅(qū)動(dòng)電壓的作用下振梁起振，導(dǎo)致振梁在X軸方向彎曲振動(dòng)，每對(duì)振梁的兩根梁在振動(dòng)時(shí)振動(dòng)方向相反，可以抵消作用到轉(zhuǎn)接板上的力，獲得高的Q值，不需要真空封裝。當(dāng)加速度作用時(shí)，本技術(shù)的一體式石英雙振梁加速度計(jì)敏感到Y(jié)軸方向的加速度變化，通過質(zhì)量塊將加速度轉(zhuǎn)化為慣性力，由于石英晶體的力-頻特性，振梁的固有頻率會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)振梁受到壓應(yīng)力時(shí)，固有頻率增大，當(dāng)振梁收到拉應(yīng)力時(shí)，固有頻率減小。兩對(duì)振梁一對(duì)受到壓應(yīng)力，另一對(duì)受到拉應(yīng)力，通過檢測(cè)兩對(duì)振梁的頻差信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)敏感軸方向加速度的檢測(cè)。本技術(shù)所述的具體實(shí)施方式并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)范圍的限制，凡是在本技術(shù)構(gòu)思的精神和原則之內(nèi)，本領(lǐng)域的專業(yè)人員能夠作出的任何修改、等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含在本技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種一體式石英雙振梁加速度計(jì)，包括質(zhì)量塊和振梁，其特征在于，所述質(zhì)量塊通過折疊梁與固定框連接，所述振梁包括左振梁和右振梁，且所述左、右振梁與質(zhì)量塊構(gòu)成反對(duì)稱關(guān)系，所述左振梁的一端通過轉(zhuǎn)接塊與質(zhì)量塊連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊與固定框連接；所述右振梁的一端通過轉(zhuǎn)接塊與質(zhì)量塊連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊與固定框連接，所述左、右振梁均包括兩根振梁，且兩根振梁的極性相反。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種一體式石英雙振梁加速度計(jì)，包括質(zhì)量塊和振梁，其特征在于，所述質(zhì)量塊通過折疊梁與固定框連接，所述振梁包括左振梁和右振梁，且所述左、右振梁與質(zhì)量塊構(gòu)成反對(duì)稱關(guān)系，所述左振梁的一端通過轉(zhuǎn)接塊與質(zhì)量塊連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊與固定框連接；所述右振梁的一端通過轉(zhuǎn)接塊與質(zhì)量塊連接，另一端通過轉(zhuǎn)接塊與固定框連接，所述左、右振梁均包括兩根振梁，且兩根振梁的極性相反。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式石英雙振梁加速度計(jì)，其特征在于，左振梁的兩根梁前表面分別鍍有金屬電極；右振梁的兩根梁前表面分別鍍有金屬電極。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體式石英雙振梁加速度計(jì)，其特征在于，所述金屬電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張照云，蘇偉，唐彬，高楊，彭勃，陳穎慧，熊壯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所，
類型：新型
國(guó)別省市：四川;51