平面内振动梁加速度计的利记博彩app_4

文档序号:9886171阅读:来源:国知局
214B,和谐振器216A和216B,其可以对应于悬垂的检验质量2,齿4,弯曲部6,支撑基座8,电极14A和14B,和谐振器16A和16B,分别地如图1中所描述的。在一些示例中,加速度计201可以是微机电系统(MEMS)加速度计。
[0045]悬垂的检验质量202由于加速度计201的加速度而在如由支撑基座208定义的平面中旋转。齿204通过由于齿204上的力的变化引起的加速度计201的谐振频率的变化而能够实现检测加速度计201中的力的量(例如,力的增加或减小)。在一些示例中,齿204可以是谐振器216A和216B的一部分。例如,齿204可以是双端音叉(DETF)的一部分。在一些不例中,齿204可以以谐振频率振动,其是跨齿4施加的负载的函数。此外,当力(例如,力的增加或减少)被置于齿204上时齿204可以在频率方面变化。在一些示例中,齿204可以被多个电极围绕。例如,多个电极可以与齿204相邻和/或在齿204下面。在这些示例中,齿204可以保持来自由多个电极(例如,起驱动电极作用)所提供的电场的它们的谐振(即,继续在平面内且异相振动)。在这些示例中,齿204的位置还可以由多个电极(例如,起拾取电极作用)确定。在一些示例中,齿204的谐振频率可以由多个电极检测,使得多个电极提供相应的齿位置拾取(pickoff)信号,其可以被独立地放大,并且将每个信号的频率的任何变化解释为加速度。在这些示例中,来自相应的DETF的多个齿位置拾取信号的变化可以被组合,并将其解释为加速度计201的加速度的量。
[0046]弯曲部206灵活地将悬垂的检验质量202连接到支撑基座208,并且支撑在支撑基座208内的悬垂的检验质量202。在一些示例中,弯曲部206可以是铰链,其使得悬垂的检验质量202能够由于加速度计201的加速度而在由支撑基座208定义的平面中绕弯曲部206在枢轴上转动。
[0047]支撑基座208通过弯曲部206向悬垂的检验质量202提供支撑,谐振器216A和216B可以包含可以使悬垂的检验质量202位移的力。例如,支撑基座208可以是平面的,定义了平面,其中悬垂的检验质量202、齿204、弯曲部206与谐振器216A和216B也位于所定义的平面中。在一些示例中,支撑基座208可以由单片材料构成,其中蚀刻多个特征以形成加速度计201的顶层。在一些示例中,支撑基座208可以必要地由石英衬底或硅衬底构成。
[0048]在图4的示例中,加速度计201包括悬垂的检验质量202,齿204,弯曲部206,支撑基座208,电极214A和214B以及谐振器216A和216B。在此示例中,加速度计201B可以在从右到左的加速度下。加速度计201从右到左的加速度可以引起悬垂的检验质量202通过牛顿力的从左到右的旋转,其是等于质量乘以加速度的力。悬垂的检验质量202从左到右的旋转可以引起悬垂的检验质量202的中心质量绕由弯曲部206创建的铰链旋转,使得悬垂的检验质量202的左上部分在支撑基座208的平面中向上远离弯曲部206移动,并且悬垂的检验质量202的右上部分在支撑基座208的平面中向下朝着弯曲部206移动。悬垂的检验质量202的平面内移动可以引起谐振器216A接收压缩力,谐振器216B接收张力,这可以改变谐振器216A和216B的频率。
[0049]谐振器216A和216B可以是具有齿204的双端音叉(DETF),其可以检测悬垂的检验质量202的旋转。谐振器216A和216B还可以包括可以部分地围绕齿204的一部分的电极214A和214B。例如,电极214A和214B可以与齿204相邻或者被施加在齿204上。谐振器216A和216B中的每个可以通过电极214A和214B而连接到相应的振荡器电路(例如,振荡器电路18)以保持齿204的谐振。
[0050]相应的振荡器电路(例如,如图1中所描述的振荡器电路18)通过如下来保持齿204的谐振:使用来自电极214A和214B的所检测的瞬时DETF齿位置,例如,相应的齿位置拾取信号,并且随后放大相应的齿位置拾取信号以创建相应的谐振器驱动信号,然后使用电极214A和214B将其施加到谐振器216A和216B。谐振器216A和216B的频率可以是跨齿204施加的负载的函数(例如,通过悬垂的检验质量202的移动)。以这种方式,在相应的谐振器驱动信号与相应的齿位置拾取信号同相的情况下,相应的谐振器驱动信号满足Barkhausen稳定准则。
[0051 ]电极214A和214B中的每个包括驱动齿204以保持齿204的谐振并检测齿204的位置的多个电极。与相应的振荡器电路组合的电极214A和214B提供了图案化的电场,以引起齿204保持齿204的谐振。与相应的齿204相邻的电极214A和214B中的每个可以将相应的齿204的位置检测为相应的齿位置拾取信号。电极214A和214B可以被配置成使用电容、电磁或光学装置来检测相应的齿204的位置。在一些示例中,与由电极214A和214B检测的相应的齿位置拾取信号相关联的频率可以指示齿204的谐振频率。电极214A和214B还可以向相应的振荡器电路提供检测的相应的齿位置拾取信号,该电路放大相应的齿位置拾取信号从而创建相应的谐振器驱动信号。相应的谐振器驱动信号可以被相应的振荡器电路提供到相应的电极214A和214B以保持齿204的谐振(例如平面内且异相)。相应的齿位置拾取信号还可以被独立地放大,并且将其作为输出提供到处理器(例如,处理器20)。以这种方式,电极214A和214B可以通过检测相应的齿位置拾取信号来检测悬垂的检验质量202的旋转,每个相应的齿位置拾取信号具有指示齿204的谐振频率的改变的频率。
[0052]在一些示例中,电极214A和214B可以包括位于齿204或基底层(未示出)上的结构。例如,可以通过将基底层直接熔融结合到支撑基座208而将基底层的电极214A和214B施加到支撑基座208。在其它实例中,基底层的电极214A和214B可以通过使用钎焊(braze)材料、环氧树脂或粘合剂而被施加到支撑基座208,以将基底层结合到支撑基座208。在一些示例中,电极214A和214B可以具有通过真空沉积而被应用为电极214A和214B的金属化图案,以及经由导线结合而从附着的电子设备(例如,振荡器电路等)发送的电荷或电场。
[0053]在图4的示例中,谐振器216A和216B与弯曲部206将悬垂的检验质量202连接到支撑基座208,并且在互相平行的阈值度数内(例如,加或减5度),并且在垂直于悬垂的检验质量202的阈值度数内(例如,在75°和105°之间,在垂直的加或减15度内等)。在图4的示例中,在悬垂的检验质量20 2的第一侧的中间附近连接弯曲部206。在图4的示例中,与悬垂的检验质量202的第二侧的中间等距离地连接谐振器216A和216B。在一些示例中,谐振器216A和216B、以及弯曲部206可以具有零计量长度,因为弯曲部206与谐振器216A和216B以相同的速率沿着类似的距离膨胀,这降低了对热膨胀的敏感性。虽然在图4中未示出,但是在一些示例中,壳体结构可以围绕加速度计201,并且可以被附着到支撑基座208。
[0054]图5A-5D是图示出根据本文所描述的技术的加速度计的示例性形成的框图,其包括被配置成在由支撑基座定义的平面中旋转的悬垂的检验质量。在图5A的示例中,加速度计300A是衬底302A。在一些示例中,衬底302A可以是包括结晶石英材料或硅材料中的一个的材料。
[0055]在图5B的示例中,加速度计300B是具有光致抗蚀剂304的掩蔽的衬底302B,其被掩蔽以在衬底302B上定义多个特征。例如,具有光致抗蚀剂304的掩蔽的衬底302B被暴露到蚀亥IJ技术(例如,各向同性蚀刻,化学蚀刻,DRIE蚀刻等)以从衬底302B移除材料的至少一部分从而在衬底302B上形成多个特征。在本示例中,被蚀刻到衬底302B中的多个特征可以包括支撑基座,悬垂的检验质量,弯曲部,可选系绳,以及至少两个谐振器。
[0056]在图5C的示例中,加速度计300C是被蚀刻的衬底302C。例如,被蚀刻衬底302C的蚀刻可以定义多个特征,其可以包括支撑基座310,悬垂的检验质量312,谐振器316A和316B(例如,双端音叉),可选系绳318,和弯曲部320,其可以对应于如图1中所描述的支撑基座10,悬垂的检验质量2,谐振器16A和16B,可选系绳(tether)12,和弯曲部6。在一些示例中,多个特征可以从基本类似的材料被蚀刻。在一些示例中,可选系绳318可以将悬垂的检验质量312耦合到支撑基座310。在这些示例中,可选系绳318可以被配置成相对于支撑基座310的被定义的平面来限制悬垂的检验质量312的平面外运动。
[0057]在图5D的示例中,
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