[发明专利]扭转式仿生纤毛流速传感器装置

说明书

本发明提供了一种扭转式仿生纤毛流速传感器装置，包括：纤毛、硅结构层、金属电极与引线引脚层以及Pyrex玻璃层；自上而下依次设置纤毛、硅结构层、金属电极与引线引脚层以及Pyrex玻璃层；所述硅结构层包括：电容上极板；所述纤毛紧固连接于电容上极板上；所述金属电极与引线引脚层包括：电容上极板电极引线引脚、电容下极板与其电极引线引脚；所述电容上极板电极引线引脚和电容下极板电极引线引脚设置于金属引脚层的上部；所述电容下极板设置于金属引脚层的下部；所述Pyrex玻璃层设置于扭转式仿生纤毛流速传感器装置的底部。

技术领域

本发明涉及微机电技术领域的传感器技术领域，具体地，涉及一种扭转式仿生纤毛流速传感器装置。

背景技术

流速和壁面剪应力传感器是流体测量中重要的传感器，它们被广泛地用于环境气象监测、流体传输的过程控制、飞行器和水中航行体的流场检测和主动流场控制等。

流体运动与人类的生活息息相关，大到海洋和空气，小到人类的血液循环。精细化流速测量水平对于航空航天、医疗、制药、汽车制造、工业控制和化工等研究和应用领域发展有着重要的影响。传统的流体流速测量方法主要包括气压法、机械法、散热法和激光粒子图像测速法。对于气压法、散热率法、机械法测量流速时虽然有着测量原理简单和制作方便等优点，但是较难精确测量，一般来说只有1-5％的精度且测量量程较小。

近年来，微机电系统(MEMS)技术的发展，为高灵敏度、高分辨率、结构简单、小型化、高集成度、可在恶劣环境下工作、抗干扰性能好等提供了可靠的技术途径。纤毛感受器广泛存在于自然界的动物中，运用纤毛感受器进行流场感知的动物依靠纤毛感知系统可以完成导航定位、躲避捕食者、实现捕食。经过千百万年的优胜劣汰、自然进化，它们的纤毛感知系统形成了对复杂多变自然流场环境的高度适应性，整体性能极为完善和高效。为此，科研人员开展了仿生纤毛流速传感器研究工作。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种扭转式仿生纤毛流速传感器装置。

根据本发明提供的一种扭转式仿生纤毛流速传感器装置，包括：纤毛、硅结构层、金属电极与引线引脚层以及Pyrex玻璃层；自上而下依次设置纤毛、硅结构层、金属电极与引线引脚层以及Pyrex玻璃层；所述硅结构层包括：电容上极板；所述纤毛紧固连接于电容上极板上；所述金属引脚层包括：电容上极板电极引线引脚、电容下极板电极引线引脚、电容下极板；所述电容上极板电极引线引脚和电容下极板电极引线引脚设置于金属引脚层的上部；所述电容下极板设置于金属引脚层的下部；所述Pyrex玻璃层设置于扭转式仿生纤毛流速传感器装置的底部。

优选地，包括：所述Pyrex玻璃层包括：Pyrex玻璃；

所述Pyrex玻璃的表面向下刻蚀形成电容间隙。

优选地，所述硅结构层包括：悬臂梁、支撑结构。

所述悬臂梁与支撑结构相连。

优选地，所述硅结构层使用干法刻蚀制备。

优选地，硅结构层使用湿法刻蚀制备。

优选地，硅结构层采用如下方法制备：

步骤S1：清洗Pyrex玻璃作为基片；

步骤S2：在Pyrex玻璃上溅射Cr；

步骤S3：在溅射Cr的玻璃上旋涂光刻胶，烘干后用光刻机进行曝光，显影后得到图形；

步骤S4：湿法刻蚀玻璃，随后除去光刻胶和铬；

步骤S5：Pyrex玻璃上溅射Cr/Au；

步骤S6：在溅射Cr/Au的玻璃上旋涂光刻胶，烘干后用光刻机进行曝光，显影后得到图形；

步骤S7：离子束刻蚀Cr/Au得到电极引线引脚和电容下极板，然后去胶；