基于T型结构的具有测温功能的一体差动式石英振梁加速度计

摘要

本发明公开了一种基于T型结构的具有测温功能的一体差动式石英振梁加速度计，该加速度计包括有谐振器、质量块、正电极、负电极、安装框、隔离框、固定框和连接臂；正负电极为覆铜在谐振器、固定框、连接臂和安装框上，质量块与固定框之间是谐振器。本发明设计的石英振梁加速度计，采用竖梁、横梁及T型梁的结构形式，从而使谐振器具有测量温度信息的功能，三梁结构在敏感轴方向的等效刚度很低，可实现高灵敏度的加速度测量。在非敏感轴方向的等效刚度很大，有效抑制非敏感轴方向上力的干扰。从结构设计上可消除两个差动结构谐振器间的机械耦合，消除加速度计的检测盲区，提高石英振梁加速度计的检测精度。

主权项

一种基于T型结构的具有测温功能的一体差动式石英振梁加速度计，其特征在于：该加速度计包括有A谐振器(1)、B谐振器(2)、A质量块(6A)、B质量块(6B)、第一正电极(7A)、第一负电极(7B)、第二正电极(7C)、第二负电极(7D)、第三正电极(8A)、第三负电极(8B)、第四正电极(8C)、第四负电极(8D)、安装框(3)、A隔离框(4A)、B隔离框(4B)、A固定框(5A)、B固定框(5B)、第一连接臂(9A)、第二连接臂(9B)、第三连接臂(9C)、第四连接臂(9D)；其中，A谐振器(1)与B谐振器2的结构相同；其中，A质量块(6A)与B质量块6B的结构相同；其中，第一正电极(7A)、第一负电极(7B)、第二正电极(7C)和第二负电极(7D)的结构相同；其中，第三正电极(8A)与第三负电极(8B)的结构相同；其中，第四正电极(8C)与第四负电极(8D)的结构相同；其中，A隔离框(4A)与B隔离框(4B)的结构相同；其中，A固定框(5A)与B固定框(5B)的结构相同；其中，第一连接臂(9A)与第三连接臂(9C)的结构相同；其中，第二连接臂(9B)与第四连接臂(9D)的结构相同；A谐振器(1)由AA竖梁(1A)、AB竖梁(1B)、AC竖梁(1C)、AD竖梁(1D)、AA横梁(1E)、AB横梁(1F)、AC横梁(1G)、AD横梁(1H)、第一T形梁(1J)和第二T形梁(1K)构成；第一T形梁(1J)设置在AA竖梁(1A)的中心处外侧；第二T形梁(1K)设置在AD竖梁(1D)的中心处外侧；AA竖梁(1A)、AB竖梁(1B)、AC竖梁(1C)和AD竖梁(1D)沿X轴向平行放置，且AA竖梁(1A)、AB竖梁(1B)、AC竖梁(1C)和AD竖梁(1D)之间有切缝；AB横梁(1F)、AC横梁(1G)和AD横梁(1H)沿Y轴向平行放置，且AB横梁(1F)用于连接AA竖梁(1A)、AB竖梁(1B)、AC竖梁(1C)和AD竖梁(1D)的上部，AD横梁(1H)用于连接AA竖梁(1A)、AB竖梁(1B)、AC竖梁(1C)和AD竖梁(1D)的下部，AB竖梁(1B)和AC竖梁(1C)用于连接AB竖梁(1B)与AC竖梁(1C)；B谐振器(2)由BA竖梁(2A)、BB竖梁(2B)、BC竖梁(2C)、BD竖梁(2D)、BA横梁(2E)、BB横梁(2F)、BC横梁(2G)、BD横梁(2H)、第三T形梁(2J)和第四T形梁(2K)构成；第三T形梁(2J)设置在BA竖梁(2A)的中心处外侧；第四T形梁(2K)设置在BD竖梁(2D)的中心处外侧；BA竖梁(2A)、BB竖梁(2B)、BC竖梁(2C)和BD竖梁(2D)沿X轴向平行放置，且BA竖梁(2A)、BB竖梁(2B)、BC竖梁(2C)和BD竖梁(2D)之间有切缝；BB横梁(2F)、BC横梁(2G)和BD横梁(2H)沿Y轴向平行放置，且BB横梁(2F)用于连接BA竖梁(2A)、BB竖梁(2B)、BC竖梁(2C)和BD竖梁(2D)的上部，BD横梁(2H)用于连接BA竖梁(2A)、BB竖梁(2B)、BC竖梁(2C)和BD竖梁(2D)的下部，BB竖梁(2B)和BC竖梁(2C)用于连接BB竖梁(2B)与BC竖梁(2C)；第一正电极(7A)的覆铜构型从里向外顺次覆铜为AA竖梁(1A)、AA横梁(1E)、AB竖梁(1B)、A固定框(5A)、第二连接臂(9B)、A隔离框(4A)、第一连接臂(9A)和安装框(3)；第一负电极(7B)的覆铜构型从里向外顺次覆铜为AC竖梁(1C)、AA横梁(1E)、AD竖梁(1D)、A固定框(5A)、第二连接臂(9B)、A隔离框(4A)、第一连接臂(9A)和安装框(3)；第二正电极(7C)的覆铜构型从里向外顺次覆铜为BA竖梁(2A)、BA横梁(2E)、BB竖梁(2B)、B固定框(5B)、第三连接臂(9C)、B隔离框(4B)、第四连接臂(9D)和安装框(3)；第二负电极(7D)的覆铜构型从里向外顺次覆铜为BC竖梁(2C)、BA横梁(2E)、BD竖梁(2D)、B固定框(5B)、第三连接臂(9C)、B隔离框(4B)、第四连接臂(9D)和安装框(3)；第三正电极(8A)的第一支覆铜构型从里向外顺次覆铜为第一T形梁(1J)、AA竖梁(1A)；第三正电极(8A)的第二支覆铜构型从里向外顺次覆铜为第二T形梁(1K)、AD竖梁(1D)；第三正电极(8A)的第三支覆铜构型从里向外顺次覆铜为A固定框(5A)、第二连接臂(9B)、A隔离框(4A)、第一连接臂(9A)和安装框(3)；且第一支覆铜构型与第二支覆铜构型在A固定框(5A)汇合后共用第三支覆铜构型；第三负电极(8B)的第一支覆铜构型从里向外顺次覆铜为第一T形梁(1J)、AA竖梁(1A)、A固定框(5A)、第二连接臂(9B)、A隔离框(4A)、第一连接臂(9A)和安装框(3)；第三负电极(8B)的第二支覆铜构型从里向外顺次覆铜为第二T形梁(1K)、AD竖梁(1D)、A固定框(5A)、第二连接臂(9B)、A隔离框(4A)、第一连接臂(9A)和安装框(3)；且第一支覆铜构型与第二支覆铜构型在安装框(3)汇合；第四正电极(8C)的第一支覆铜构型从里向外顺次覆铜为第三T形梁(2J)、BA竖梁(2A)；第四正电极(8C)的第二支覆铜构型从里向外顺次覆铜为第四T形梁(2K)、BD竖梁(2D)；第四正电极(8C)的第三支覆铜构型从里向外顺次覆铜为B固定框(5B)、第三连接臂(9C)、B隔离框(4B)、第四连接臂(9D)和安装框(3)；且第一支覆铜构型与第二支覆铜构型在B固定框(5B)汇合后共用第三支覆铜构型；第四负电极(8D)的第一支覆铜构型从里向外顺次覆铜为第三T形梁(2J)、BA竖梁(2A)、B固定框(5B)、第三连接臂(9C)、B隔离框(4B)、第四连接臂(9D)和安装框(3)；第四负电极(8D)的第二支覆铜构型从里向外顺次覆铜为第四T形梁(2K)、BD竖梁(2D)、B固定框(5B)、第三连接臂(9C)、B隔离框(4B)、第四连接臂(9D)和安装框(3)；且第一支覆铜构型与第二支覆铜构型在安装框(3)汇合；在介质基板(9)上采用光刻腐蚀出多个切缝得到镂空构型；在介质基板(9)上去除第一切缝(91)后构型得到A隔离框(4A)、B隔离框(4B)、第一连接臂(9A)和第四连接臂(9D)，通过第一连接臂(9A)实现A隔离框(4A)与安装框(3)连接，通过第四连接臂(9D)实现B隔离框(4B)与安装框(3)连接；在介质基板(9)上去除第二切缝(92)与第四切缝(94)后构型得到A固定框(5A)、第二连接臂(9B)、A质量块(6A)和A谐振器(1)，通过第二连接臂(9B)实现A固定框(5A)与A隔离框(4A)连接，A谐振器(1)连接在A固定框(5A)与A质量块(6A)之间，且位于介质基板(9)的上层面；在介质基板(9)上去除第三切缝(93)与第五切缝(95)后构型得到B固定框(5B)、第三连接臂(9C)、B质量块(6B)和B谐振器(2)，通过第三连接臂(9C)实现B固定框(5B)与B隔离框(4B)连接，B谐振器(2)连接在B固定框(5B)与B质量块(6B)之间，且位于介质基板(9)的下层面。