表面摩擦剪切应力传感器
专利汇可以提供表面摩擦剪切应力传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及微 机电系统 技术领域，公开了一种集成了外部封装壳体、敏感结构、处理 电路 的表面摩擦剪切应 力 传感器 ，所述表面摩擦剪切 应力 传感器由外部封装壳体、敏感结构和处理电路三个部分组成。所述敏感结构的上表面与传感器测试表面齐平，在表面摩擦 剪切应力 的作用下产生位移，梳齿结构将位移 信号 转化为电容信号，通过处理电路，将电容信号线性转化为 电压 信号后输出。整个传感器壳体的最大直径仅为15.4mm，长度25mm。利用本发明，能够有效地测试在超高音速气体流场下的表面摩擦剪切应力，传感器整体体积具有小型化的特点，并且在环境复杂的气体流场中有效地保护了敏感结构和处理电路。，下面是表面摩擦剪切应力传感器专利的具体信息内容。
1. 一种表面摩擦剪切应力传感器，其特征在于集成了外部封装壳体（100)、敏感结构 (200)和处理电路（300)，外部封装壳体(100)由上壳体(110)、下壳体(120)连接而成， 上壳体（110)分为从上到下内径逐步增大的三段腔体，敏感结构（200)固定在上层PCB 板（310)上，敏感结构（200)和上层PCB板（310)作为一个整体安装在上腔体内，敏感结 构O00)的上表面构成传感器测试表面（101)，该测试表面（101)与上壳体（110)上端面 (113)齐平，且敏感结构（200)周围通过填充胶（130)填充，处理电路（300)分别设置在上 下层PCB板（310、320)上，下层PCB板（320)安装在下腔体内，上下层PCB板（310、320) 通过导线（330)连接，下壳体（120)上加工一个与外部连接的固定装置（122)，测试导线 (340) 一端连接下层PCB板（320)，另一端穿过下壳体（120)的通孔（121)与外部测试设备 连接；处理电路（300)包括载波发生电路（390)、差分放大电路（360)、解调电路（370)和 低通滤波电路（380)，敏感结构（200)分别与载波发生电路（390)、差分放大电路（360)连 接，载波发生电路（390)、差分放大电路（360)分别与解调电路（370)连接，解调电路（370) 与低通滤波电路（380)连接，敏感结构（200)将表面摩擦剪切应力（001)转化为敏感结构 (200)的位移信号（002)，梳齿结构则将位移信号（002)转化为两路电容信号（003a、00;3b)， 载波信号（301)由载波发生电路（390)产生，载波信号（301)作用在敏感结构（200)上，对 电容信号（00¾进行调制（350)，将两路电容信号（003a、003b)转化为两路调制过的电流 信号（004a、004b)，再通过差分放大电路（360)将两路电流信号差分放大后输出电压信号(005)，该电压信号（00¾通过解调电路（370)对输出的电压信号（00¾解调成解调信号(006)，该解调信号（006)通过低通滤波电路（380)得到的直流电压信号（007)经过测试导 线(340)输出。
2.根据权利要求1所述的表面摩擦剪切应力传感器，其特征在于：上壳体（110)上 表面（113)含有确定传感器方向的定位半圆（111)，在装配敏感结构（200)时，敏感结构 (200)的敏感轴（201)方向与定位半圆（111)所指的方向垂直。
3.根据权利要求1所述的表面摩擦剪切应力传感器，其特征在于：下层PCB板（320)通 过上壳体（110)中的凸台（112)定位，通过周围填充胶（140)固定。
4.根据权利要求1所述的表面摩擦剪切应力传感器，其特征在于：敏感结构（200)采 用MEMS技术加工，由上下两层构成，上层为制作在单晶硅片上的机械结构，下层为制作在 玻璃衬底上的金属引线（270a、270b、270c)，机械结构包括质量块QlO)，基座（220a、220b、 220c、220d)，活动梳齿(280a、280b、280c、280d)，固定梳齿(240a、240b、240c、240d)，支撑 梁(230a、230b、230c、230d)，固定电极(250a、250b、250c、250d)，质量块(210)通过四个角 上的支撑梁(230a、230b、230c、230d)分别与基座(220a、220b、220c、220d)相连，使上层的 机械结构部分悬空在下层的玻璃衬底部分之上；活动梳齿O80a、280bJ80C、280d)沿敏感 轴（201)对称分布在质量块O10)的两侧上，并与固定梳齿（M0a、240b、M0c、240d)形成 四组检测电容，固定梳齿(240a,240b,240c,240d)通过固定电极(250a、250b、250c、250d) 固定在玻璃衬底上；当质量块（210)在表面摩擦剪切应力（001)的作用下，敏感结构（200) 沿敏感轴O01)方向产生位移信号（002)，从而四组检测电容发生变化，且上下两组检测电 容构成差分检测。
表面摩擦剪切应力传感器
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
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