[发明专利]一种面向谐振式MEMS传感器的拱形谐振器及MEMS加速度计

权利要求书

1.一种面向谐振式MEMS传感器的拱形谐振器，其特征在于，包括：锚定系统，以及与锚定系统连接的拱形谐振梁；

通过所述锚定系统给所述拱形谐振梁施加用于调节拱形高度的热电流，在热电流作用下，通过拱形谐振梁产生的热应变来调控所述拱形谐振梁的刚度，使得所述拱形谐振梁的刚度或结构在同相模态频率和反相模态频率之间实现交叉，进而调节模态耦合或工作区间；

所述拱形谐振梁包括：第一谐振梁(3)、第二谐振梁(4)和耦合梁(5)；

所述第一谐振梁(3)与所述第二谐振梁(4)关于轴向对称设置，所述第一谐振梁(3)与所述第二谐振梁(4)两端沿着拱形弯曲的切线方向与耦合梁(5)两端重合，且所述第一谐振梁(3)与所述第二谐振梁(4)通过所述耦合梁(5)对齐的两端相连接。

2.如权利要求1所述的拱形谐振器，其特征在于，所述锚定系统包括：锚点(1)和锚点连接梁(2)，所述锚点(1)通过所述锚点连接梁(2)与所述拱形谐振梁连接，所述锚点(1)作为施加热电流的连接点。

3.如权利要求1-2任一项所述的拱形谐振器，其特征在于，工作时，当拱形谐振梁受到轴向应力后，沿横向改变拱形结构高度，进而转为改变自身结构检测的应变-频率灵敏度。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的拱形谐振器的MEMS加速度计，其特征在于，包括：第一谐振器、第二谐振器、弹簧质量系统和两个杠杆系统；

所述弹簧质量系统与左右两个杠杆系统沿着弹簧质量系统轴向中心线直接相连，且两个杠杆系统关于垂直中心线镜像对称，所述第一谐振器与所述第二谐振器分别与左右两个杠杆系统沿着弹簧质量系统轴向中心线直接相连，且第一谐振器与第二谐振器关于垂直中心线镜像对称。

5.如权利要求4所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述第一谐振器和所述第二谐振器作为MEMS加速度计的轴向应变传感单元，且所述第一谐振器和所述第二谐振器的结构相同，均包括：锚点(1)，锚点连接梁(2)，第一谐振梁(3)、第二谐振梁(4)和耦合梁(5)；

所述锚点(1)通过所述锚点连接梁(2)与所述拱形谐振梁连接；

所述第一谐振梁(3)与所述第二谐振梁(4)两端沿着拱形弯曲的切线方向与耦合梁(5)两端重合，且所述第一谐振梁(3)与所述第二谐振梁(4)通过所述耦合梁(5)对齐的两端相连接。

6.如权利要求4或5所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述杠杆系统包括：输入梁(8)，力臂(9)，支点梁(10)和输出梁(11)；

所述输入梁(8)与所述输出梁(11)沿着第一谐振器轴向方向分布于所述支点梁(10)的两侧，且所述输入梁(8)与所述输出梁(11)沿着垂直于第一谐振器轴向的方向分布于力臂(9)两侧；

所述输出梁(11)和所述支点梁(10)的距离与所述支点梁(10)和所述输入梁(8)的距离之比构成杠杆系统放大比。

7.如权利要求4或5所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述弹簧质量系统用于将敏感的加速度转换为位移变化并传递到杠杆系统中，所述弹簧质量系统包括：悬臂梁(6)和质量块(7)；所述悬臂梁(6)关于所述质量块(7)中心对称分布。