[发明专利]带压阻传感器的微型二维扫描镜

权利要求书

1.带压阻传感器的微型二维扫描镜，其特征在于，含有：反射镜片(1)、惯性产生器(2)、受激块(3)、压电驱动器(4)和柔性梁(5)，其中，反射镜片(1)和惯性产生器(2)形成一个整体，呈形，水平部分是反射镜片(1)，垂直部分是惯性产生器(2)，所述整体的质心偏离柔性梁(5)水平方向的弯曲轴和垂直方向的扭转轴；压电驱动器(4)是一块压电陶瓷片，其输入信号是相互叠加的两个具有不同频率的正弦直流脉动电压，分别使反射镜片(1)对弯曲轴作弯曲偏转运动和对扭转轴作扭曲偏转运动，所述的正弦直流脉动电压  U_λ表示如下：

U_λ＝U_1m(1+sinω₁t)+U_2m(1+sinω₂t)

其中U_1m和U_2m分别为两个正弦直流脉动电压的幅值，ω₁和ω₂分别为反射镜片(1)作弯曲偏转运动和作扭曲偏转运动的谐振频率；受激块(3)，与所述压电驱动器(4)相粘结；柔性梁(5)，上下两端分别与反射镜片(1)和受激块(3)相连接，在柔性梁(5)上设有：第一惠斯顿电桥电路(B)和第二惠斯顿电桥电路(T)，其中：第一惠斯顿电桥电路(B)位于柔性梁(5)靠近受激块(3)的端部，由第一P型压阻(6)、第二P型压阻(7)、第三P型压阻(8)和第四P型压阻(9)组成，第一P型压阻(6)和第三P型压阻(8)形成对角，布置于[110]晶向，第二P型压阻(7)和第四P型压阻(9)形成对角，布置于[-110]晶向，第一惠斯顿电桥电路(B)用于反射镜片(1)弯曲偏转角θ_B的测量，送往外部信号处理器的输出电压V_B与弯曲偏转角θ_B的关系用下式表示：

θB=1.45l·VBh·E·Vi]]>

其中l为柔性梁的长度，h为柔性梁的厚度，单位均为mm；E为硅的杨氏模量，单位为GPa；V_i为电桥的输入电压，与电桥输出电压V_B的单位均为V；弯曲偏转角θ_B的单位为rad；第二惠斯顿电桥电路(T)由第一N型压阻(10)、第二N型压阻(11)、第三N型压阻(12)和第四N型压阻(13)组成，位于柔性梁(5)的中部，第一N型压阻(10)和第四N型压阻(13)形成对角，布置于[-100]晶向，第二N型压阻(11)和第三N型压阻(12)形成对角，布置于[010]晶向，用于测量反射镜片(1)的扭曲偏转角θ_T，第二惠斯顿电桥电路(T)送往外部信号处理器的输出电压V_T与扭曲偏转角θ_T的关系式如下：

θT=0.64α·l·VTβ·b·G·Vi]]>

其中b为柔性梁的宽度，单位为mm；G为硅的剪切模量，单位为GPa；电桥输出电压V_T的单位为V；扭曲偏转角θ_T的单位为rad；α和β为矩形截面柔性梁的扭转系数设定值；所述反射镜片(1)、惯性产生器(2)、受激块(3)和柔性梁(5)作为一个整体，选用(001)晶面的单晶硅，采用感应耦合等离子刻蚀ICP工艺加工而成。

2.根据权利要求1所述的带压阻传感器的微型二维扫描镜，其特征在于，所述所有的P型压阻采用硼离子注入和阱推扩散方式形成，所述所有的N型压阻采用磷离子注入和阱推扩散的方式形成，联接各压阻之间的导线(14)采用金材料。