一种机械灵敏度和测量范围可调的硅微流速计

    公开(公告)号:CN111505334A

    公开(公告)日:2020-08-07

    申请号:CN202010361939.6

    申请日:2020-04-30

    Applicant: 东南大学

    Inventor: 杨波 郭鑫 梁卓玥

    Abstract: 本发明公开了一种可以实现微流速敏感的机械灵敏度和测量范围可调的硅微流速计的三层结构方案。具体为作为信号接收层的金属立柱,作为信号转化层的硅微机械结构,以及作为信号输出层的玻璃绝缘层及其信号引线。金属立柱通过紫外线固化胶粘合在硅微机械结构上表面的中心位置,硅微机械结构的通过硅-玻璃键合技术固定在玻璃绝缘层上表面,硅微机械的锚点与玻璃绝缘层的金属引线位置相对应,从而实现电信号的输入输出控制。本发明通过给两组音叉型谐振器施加带有不同直流偏置信号的交流驱动电压,由于静电负刚度效应,改变静电弱耦合谐振结构的静电耦合刚度,从而进一步改变硅微流速计的机械灵敏度和测量范围。

    一种基于双层线圈敏感结构的隧道磁阻式微加速度计装置

    公开(公告)号:CN111337708A

    公开(公告)日:2020-06-26

    申请号:CN202010281474.3

    申请日:2020-04-10

    Applicant: 东南大学

    Abstract: 本发明涉及一种基于双层线圈敏感结构的隧道磁阻式微加速度计装置,该加速度计装置由顶层隧道磁阻传感器结构,中间层双层线圈敏感结构以及底层支撑结构构成,顶层隧道磁阻传感器结构包括两个对称布置的隧道磁阻传感器,位于中间层双层线圈敏感结构的正上方。中间层敏感结构的质量块上布置有上下两层线圈,上下两层线圈向内通过中间连接电极相连,向外分别连接到位于锚点中心位置的表层输入电极、表层输出电极。中间层双层线圈敏感结构与顶层隧道磁阻传感器结构分别通过锚点组件和支撑框架固定到底层支撑结构,从而构成统一整体。该方案具有易于加工,线性度好,灵敏度高,宽量程等诸多优点。

    一种仿生双轴毛发传感器装置

    公开(公告)号:CN107421526B

    公开(公告)日:2020-05-05

    申请号:CN201710536510.4

    申请日:2017-07-04

    Applicant: 东南大学

    Abstract: 本发明公开了一种仿生双轴毛发传感器装置,包括上层为金属铝合金毛发、中层为硅微传感器、下层为设有信号引线的玻璃衬底共三层结构,所述金属铝合金毛发粘合在硅微传感器上表面的中心位置,所述硅微传感器由底座质量块、四个摆动抑制弹性结构和四个谐振器子结构组成,所述四个谐振器子结构分别位于底座质量块四侧的镂空区域内,所述四个摆动抑制弹性结构分别位于四个谐振器子侧面的镂空区域内。本发明通过检测双端固定音叉谐振梁的固有频率的变化,计算谐振梁受到的轴向力的大小,从而实现对平面内两个方向的流速及加速度的敏感,并且具有体积小、重量轻、结构紧凑、分辨率高、精度高等优点。

    基于仿生谐振毛发传感器的旋转阵列装置

    公开(公告)号:CN110850111A

    公开(公告)日:2020-02-28

    申请号:CN201910955369.0

    申请日:2019-10-09

    Applicant: 东南大学

    Inventor: 杨波 张婷 梁卓玥

    Abstract: 本发明公开了一种基于仿生谐振毛发传感器的旋转阵列装置,四传感器旋转阵列装置由四个仿生谐振毛发传感器旋转相邻排布组成,整体结构呈“田”字型,通过测量四个仿生谐振毛发传感器固有频率的变化,可以实现平面内任意方向流体的流速大小和方向的敏感。四传感器旋转阵列装置具有非常好的方向测量力,高信号增益,强抗干扰能力和高空间分辨能力。

    一种基于隧道磁阻效应的高精度双质量硅微陀螺仪装置

    公开(公告)号:CN110595455A

    公开(公告)日:2019-12-20

    申请号:CN201910833737.4

    申请日:2019-09-04

    Applicant: 东南大学

    Abstract: 本发明公开了一种基于隧道磁阻效应的高精度双质量硅微陀螺仪装置,该装置包括上、下两层:上层为硅敏感结构、下层为布有金属电极和隧道磁阻检测模块的玻璃基底结构。上层结构通过锚点键合在下层结构之上。其中,上层结构由两个完全相同的陀螺仪子结构、一对支撑梁以及一对锚点构成;下层结构由隧道磁阻检测模块、玻璃基底、驱动电极、驱动检测电极、正交电极、线圈输入接口、线圈输入电极、线圈输出接口、线圈输出电极、公共电极以及信号引线构成。本发明提出硅微陀螺仪使用微型线圈作为励磁机构,磁场稳定、场强可控、集成度高,同时使用差分式隧道磁阻检测结构,具有抗共模误差能力强、灵敏度高、测量精度高等优点。

    基于数字相频检测法的谐振式加速度计频率锁定电路

    公开(公告)号:CN106771351B

    公开(公告)日:2019-11-08

    申请号:CN201611059050.2

    申请日:2016-11-25

    Applicant: 东南大学

    Abstract: 本发明公开了基于数字相频检测法的谐振式加速度计频率锁定电路装置,由硅微谐振式微加速度计的两组信号敏感电极、两组力矩反馈电极以及两组恒幅稳频控制电路组成。每组恒幅稳频控制电路包括检测接口电路、解调滤波电路、AD采样电路、比较器电路、FPGA控制算法、DA转换电路、驱动接口电路,硅微谐振式微加速度计的信号敏感电极与检测接口电路相连接、硅微谐振式微加速度计的力矩反馈电极与驱动接口电路相连接。本发明采用分开获取信号幅值和相位信息的方法,能够用低速率高精度的AD实现幅值的高精度采样,同时采用高速比较器对信号进行转换以保留信号的相位信息,从而实现了高转换速率和量化精度的协调,提高了测控电路的整体精度。

    基于反馈电容力矩器的隧道磁阻式加速度计闭环控制电路

    公开(公告)号:CN110082564A

    公开(公告)日:2019-08-02

    申请号:CN201910462371.4

    申请日:2019-05-30

    Applicant: 东南大学

    Abstract: 本发明公开了基于反馈电容力矩器的隧道磁阻式加速度计闭环控制电路。包括隧道磁阻式加速度计结构、隧道磁阻传感器模块、仪表放大电路、解调滤波电路、PID控制电路、反馈力施加电路、加速度信号。隧道磁阻式加速度计具有灵敏度高、噪声性能好的优点;隧道磁阻传感器模块采用推挽式桥结构,可增大隧道磁阻传感器的检测灵敏度,抑制信号中的共模干扰;同时隧道磁阻传感器模块采用交流调制的工作方式,可消除空间中磁场的干扰;利用PID控制电路,进行误差信号的跟踪,直至误差信号消失,可快速的实现闭环系统的校正;采用差动电容力矩器实现反馈力校正,可将惯性质量块约束在中心位置附近,实现隧道磁阻式加速度计的闭环控制,增大系统的稳定性。

    两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器

    公开(公告)号:CN107655465A

    公开(公告)日:2018-02-02

    申请号:CN201710747280.6

    申请日:2017-08-28

    Applicant: 东南大学

    Abstract: 本发明公开了一种基于两级杠杆放大原理的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器,包括上层毛发结构,中层硅微传感器结构和下层玻璃衬底。本发明上层毛发采用微加工工艺直接加工或者采用微组装工艺粘合在中层硅微传感器结构上;中层硅微传感器结构通过锚点键合在下层玻璃衬底上;下层玻璃衬底设有键合点、电极和信号引线。中层硅微传感器结构包含两级杠杆力放大机构,当有X轴方向外界流速或加速度输入时,外界流速作用于毛发所产生的拖曳力或加速度产生的惯性力经过放大,分别反相作用在两个双端固定音叉谐振器上,从而实现信号差分检测,且输出信号为频率数字信号,有利于电路的数字化。本发明结构对称布置,测量精度高,抗干扰能力强,性能可靠。

    一种仿生双轴毛发传感器装置

    公开(公告)号:CN107421526A

    公开(公告)日:2017-12-01

    申请号:CN201710536510.4

    申请日:2017-07-04

    Applicant: 东南大学

    Abstract: 本发明公开了一种仿生双轴毛发传感器装置,包括上层为金属铝合金毛发、中层为硅微传感器、下层为设有信号引线的玻璃衬底共三层结构,所述金属铝合金毛发粘合在硅微传感器上表面的中心位置,所述硅微传感器由底座质量块、四个摆动抑制弹性结构和四个谐振器子结构组成,所述四个谐振器子结构分别位于底座质量块四侧的镂空区域内,所述四个摆动抑制弹性结构分别位于四个谐振器子侧面的镂空区域内。本发明通过检测双端固定音叉谐振梁的固有频率的变化,计算谐振梁受到的轴向力的大小,从而实现对平面内两个方向的流速及加速度的敏感,并且具有体积小、重量轻、结构紧凑、分辨率高、精度高等优点。

    一种用于流速、加速度和角速度敏感的仿生毛发传感器

    公开(公告)号:CN104459181B

    公开(公告)日:2017-06-23

    申请号:CN201410853371.4

    申请日:2014-12-31

    Applicant: 东南大学

    Abstract: 本发明涉及提供一种用于流速、加速度和角速度敏感的仿生毛发传感器,包括顶部毛发、中部硅微传感器结构、底部为制作在玻璃衬底上的信号引线。本发明中顶部毛发可带动硅微传感器结构中的外部框架左右扭摆;利用静电力的负刚度效应原理,实现对加速度、流速速度的检测;通过采用传感器阵列的形式,实现对加速度与流体速度检测的区分。当外界输入为加速度输入时,则所有传感器均会受到作用而产生扭转。硅微传感器结构中的两个子结构为陀螺仪结构,用来检测外界的角速度大小,采用左右对称布置,为单陀螺仪输出信号的两倍;采用变面积式电容检测,减小了驱动运动对检测的干扰。

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