[发明专利]一种基于位移差分的MEMS重力梯度仪

摘要

本发明公开了一种基于位移差分的MEMS重力梯度仪。包括第一振子单元和第二振子单元；前者包括第一外围框架和与第一外围框架通过第一组梁连接的第一检验质量，后者包括第二外围框架和与第二外围框架通过第二组梁连接的第二检验质量，第一组梁和第一检验质量构成第一机械振子，第二组梁和第二检验质量构成第二机械振子，第一振子单元和第二振子单元相向正对设置，第一机械振子和第二机械振子的敏感轴位于同一直线上，第一检验质量上的电容阵列与第二检验质量上的电容阵列构成位移检测电容，通过位移检测电容测得检验质量的位移差进而得到梯度信号。该梯度仪可靠性高，体积小，质量轻，并且能有效降低检测电路、信号处理单元和稳定平台的研发难度。

主权项

一种MEMS重力梯度仪，其特征在于，包括由第一振子单元和第二振子单元组成的敏感单元；所述第一振子单元包括在同一硅片上加工得到的第一外围框架和与所述第一外围框架通过第一组梁连接的第一检验质量，所述第二振子单元包括在同一硅片上加工得到的第二外围框架和与所述第二外围框架通过第二组梁连接的第二检验质量，所述第一组梁和所述第一检验质量构成第一机械振子，所述第二组梁和所述第二检验质量构成第二机械振子，所述第一振子单元和所述第二振子单元相向正对设置，所述第一机械振子和所述第二机械振子的敏感轴位于同一直线上，所述第一检验质量上的电容检测阵列与所述第二检验质量上的电容检测阵列构成位移检测电容器；工作时，所述第一机械振子和所述第二机械振子用于将梯度信号转化为所述第一检验质量和所述第二检验质量的相对位移信号，使所述第一检验质量和所述第二检验质量发生相对位移，带动所述第一检验质量上的电容检测阵列与所述第二检验质量上的电容检测阵列发生相对位移，使得所述第一检验质量上的电容检测阵列与所述第二检验质量上的电容检测阵列的正对面积发生变化，进而使所述位移检测电容器的电容发生变化，通过检测所述位移检测电容器的电容变化得到所述第一检验质量和所述第二检验质量的相对位移，进而得到梯度信号。