申请/专利权人：东南大学

申请日：2019-09-17

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN110531113B

主分类号：G01P15/097

分类号：G01P15/097;B81B7/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.12.27#实质审查的生效;2019.12.03#公开

摘要：本发明公开了一种基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置及其加工方法的设计方案，提出了一种三层结构设计方案：上下两层为设有信号引线的玻璃衬底，中层为差分式石墨烯加速度计结构。中层差分式石墨烯加速度计结构由两个结构相同但反相布置的石墨烯谐振器、两个中部支撑块和一个外部支撑块组成。石墨烯谐振器的支撑块通过连接短梁跟中部支撑块相连，中部支撑块再通过另一连接短梁跟外部支撑块相连，最后外部支撑块通过四个顶点处的锚点固定在上下两层玻璃衬底上。本发明通过检测差分式石墨烯谐振器谐振频率的变化，实现对加速度的敏感。本发明具有体积小、重量轻、结构紧凑、灵敏度高、抗干扰能力强等优点。

主权项：1.一种基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置，其特征在于：由三层结构组成，上、下两层结构均为设有信号引线的玻璃衬底（1-1、1-2），中层为差分式石墨烯加速度计结构；所述中层差分式石墨烯加速度计结构由第一石墨烯谐振器（2-1）和第二石墨烯谐振器（2-2），第一中部支撑块（6-1）、第二中部支撑块（6-2）和一个外部支撑块（7）组成；其中第一石墨烯谐振器（2-1）和第二石墨烯谐振器（2-2）结构相同但中心对称排布方式相反；其中第一石墨烯谐振器（2-1）位于差分式石墨烯加速度计结构中轴线的左侧，第二石墨烯谐振器（2-2）位于差分式石墨烯加速度计结构中轴线的右侧；第一石墨烯谐振器（2-1）正面朝上层玻璃衬底，第二石墨烯谐振器（2-2）的正面朝下层玻璃衬底，当垂直方向有输入加速度时，第一石墨烯谐振器（2-1）和第二石墨烯谐振器（2-2）的运动方向刚好相反，形成差分结构；其中第一石墨烯谐振器（2-1）通过位于上方的第一连接短梁（5-1）与第一中部支撑块（6-1）相连，第一中部支撑块（6-1）通过位于下方的第二连接短梁（5-2）与外部支撑块（7）相连；其中所述第二石墨烯谐振器（2-2）通过位于下方的第三连接短梁（5-3）与第二中部支撑块（6-2）相连，第二中部支撑块（6-2）通过位于上方的第四连接短梁（5-4）与外部支撑块（7）相连；其中所述外部支撑块（7）通过其右下、左下、左上、右上四个顶点上的锚点（8-1、8-2、8-3、8-4）固定在上、下两层玻璃基底上；其中第一石墨烯谐振器（2-1）的上半部分为第一支撑块（10-1）且下半部分为第一质量块（9-1）；其中所述第一质量块（9-1）和第一支撑块（10-1）的形状均呈U型且相互对称分布，所述第一质量块（9-1）和第一支撑块（10-1）的下端分别通过第一扭梁（11-1）和第二扭梁（11-2）连接固定；其中所述第一扭梁（11-1）和第二扭梁（11-2）均呈H型；其中所述第一质量块（9-1）和第一支撑块（10-1）的上端U型凹槽之间通过第一石墨烯带（4-1）连接；所述第二石墨烯谐振器（2-2）的上半部分为第二质量块（9-2），下半部分为第二支撑块（10-2），其中第二质量块（9-2）和第二支撑块（10-2）的形状均为U型且相互对称分布，质量块（9-2）和支撑块（10-2）的上端分别通过第三扭梁（11-3）和第四扭梁（11-4）连接固定;所述第三扭梁（11-3）和第四扭梁（11-4）均呈H型；第二支撑块（10-2）和第二质量块（9-2）的U型凹槽之间通过第二石墨烯带（4-2）连接；所述第一石墨烯谐振器（2-1）上方的第一石墨烯带（4-1）两端布置有第一输入电极（3-2）和第一输出电极（3-3）；第二石墨烯谐振器（2-2）下方的第二石墨烯带（4-2）两端布置有第二输入电极（3-5）、第二输出电极（3-6）；所述第一石墨烯谐振器（2-1）正对的上层玻璃衬底（1-1）上布置有第一栅极电极（3-1），第二石墨烯谐振器（2-2）正对的下层玻璃衬底（1-2）上布置有第二栅极电极（3-4）;其中上、下两层玻璃衬底（1-1、1-2）均采用硼基玻璃制作;所述外部支撑块（7）位于中层为差分式石墨烯加速度计结构的最外侧并向内包围第一、二中部支撑块（6-1、6-2）和第一、二石墨烯谐振器（2-1、2-2）；其中内部的第一中部支撑块（6-1）和第二中部支撑块（6-2）分别位于所述中层为差分式石墨烯加速度计结构中轴线的左右两侧。

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百度查询： 东南大学 基于石墨烯谐振器的平面差分式加速度计装置及其加工方法

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