[发明专利]一种微型声发射谐振式电容传感器及其使用方法

摘要

本发明公开了一种微型声发射谐振式电容传感器，包括基板，所述基板上平面固定有z方向响应传感单元、y方向响应传感单元和x方向响应传感单元。其中z方向响应传感单元包含可移动上极板和下极板；y方向响应传感单元包含可移动极板和两块固定侧极板；x方向响应传感单元包含可移动极板和两块固定侧极板。在传感器的频率响应范围内，当声波频率与传感器固有频率相近或相等时，可移动电极板能在特定方向发生位移，得到变化的电信号，实现传感器对材料裂纹的三维动态位移检测。本发明实现了多功能传感单元一体化，结构简单，成本低，稳定性好。

主权项

1.一种微型声发射谐振式电容传感器，包括基板(4)，其特征在于，所述基板(4)的上平面固定有z方向响应传感单元(1)、y方向响应传感单元(2)和x方向响应传感单元(3)；其中，所述z方向响应传感单元(1)包括上极板(11)、下极板(12)和用于信号输出的第一引脚(131)、第二引脚(132)和第三引脚(133)，所述上极板(11)包括开设有若干蚀刻孔(112)的可移动极板(111)、L形弹簧(113)和用于固定L形弹簧的锚(114)，其中所述可移动极板(111)连接四个所述L形弹簧(113)的一端，四个所述L形弹簧(113)两两成对的另一端相向连接锚(114)，所述锚(114)固定在所述下极板(12)上，所述下极板(12)固定在所述基板(4)上，所述上极板(11)前端连接所述第一引脚(131)和所述第三引脚(133)，所述下极板(12)前端连接所述第二引脚(132)；所述y方向响应传感单元(2)包括中间极板(21)、安置在中间极板(21)两侧的两块侧极板(22)和用于信号输出的第一引脚(231)、第二引脚(232)和第三引脚(233)，所述中间极板(21)由y方向可移动极板(211)、用于支撑y方向可移动极板(211)的U形弹簧(212)、用于固定U形弹簧的锚(213)和多个指型凸块Ⅰ(214)组成，其中所述y方向可移动极板(211)两端分别相向连接两个所述U形弹簧(212)，所述U形弹簧(212)两两成对与锚(213)相连接，所述锚(213)固定在所述基板(4)上，所述指型凸块Ⅰ(214)对称设置在y方向可移动极板(211)两侧；两块所述侧极板(22)的一侧设有多个与指型凸块Ⅰ(214)间隙啮合的指型凸块Ⅱ(221)，另一侧设有用于连接和固定在所述基板(4)上的凸块(222)，所述指型凸块Ⅰ(214)和所述指型凸块Ⅱ(221)在平行于y方向上的间隙为第一间隙G1和第二间隙G2，所述中间极板(21)前端连接所述第二引脚(232)，所述两块侧极板(22)前端连接所述第一引脚(231)和所述第三引脚(233)；所述x方向响应传感单元(3)包括中间极板(31)、安置在中间极板(31)两侧的两块侧极板(32)和用于信号输出的第一引脚(331)、第二引脚(332)和第三引脚(333)，所述中间极板(31)由x方向可移动极板(311)、用于支撑x方向可移动极板(311)的U形弹簧(312)、用于固定U形弹簧的锚(313)和多个指型凸块Ⅲ(314)组成，其中所述x方向可移动极板(311)两端分别对称平行连接两个所述U形弹簧(312)，所述U形弹簧(312)两两成对与锚(313)相连接，所述锚(313)固定在所述基板(4)上，所述指型凸块Ⅲ(314)对称设置在y方向可移动极板(211)两侧；两块所述侧极板(32)的一侧设有多个与指型凸块Ⅲ(314)间隙啮合的指型凸块Ⅳ(321)，另一侧设有用于连接和固定在所述基板(4)上的极板(322)，所述指型凸块Ⅲ(314)和所述指型凸块Ⅳ(321)在平行于y方向上的间隙为第五间隙G5和第六间隙G6，所述中间极板(31)前端连接所述第二引脚(332)，所述两块侧极板(32)前端连接所述第一引脚(331)和所述第三引脚(333)。