中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所秦湘獲國(guó)家專(zhuān)利權(quán)
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龍圖騰網(wǎng)獲悉中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所申請(qǐng)的專(zhuān)利圓錐模型表面摩阻測(cè)量的共型MEMS摩阻傳感器及組裝方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán),本發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予,授權(quán)公告號(hào)為:CN119901397B 。
龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-06-20發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉:該發(fā)明授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?專(zhuān)利號(hào)為:202510368873.6,技術(shù)領(lǐng)域涉及:G01L1/14;該發(fā)明授權(quán)圓錐模型表面摩阻測(cè)量的共型MEMS摩阻傳感器及組裝方法是由秦湘;王雄;蔣萬(wàn)秋;文波;周唯;高祥天設(shè)計(jì)研發(fā)完成,并于2025-03-27向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)。
本圓錐模型表面摩阻測(cè)量的共型MEMS摩阻傳感器及組裝方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了:本發(fā)明屬于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域,公開(kāi)了一種圓錐模型表面摩阻測(cè)量的共型MEMS摩阻傳感器及組裝方法。共型MEMS摩阻傳感器包括封裝管殼、表頭結(jié)構(gòu)和接口電路;封裝管殼通過(guò)上下鎖定的封裝蓋板和封裝管座保護(hù)表頭結(jié)構(gòu)和接口電路。共型MEMS摩阻傳感器垂直于圓錐模型的母線安裝在圓錐模型表面,直接測(cè)量平行母線方向的表面摩阻,進(jìn)行自動(dòng)扣除壓差阻力的摩阻測(cè)量。組裝方法包括硅?玻璃微結(jié)構(gòu)和接口電路的組裝、浮動(dòng)元件的組裝和封裝管殼的組裝。本發(fā)明的圓錐模型表面摩阻測(cè)量的共型MEMS摩阻傳感器及組裝方法具有體積小、溫度穩(wěn)定性好、可靠性高等特點(diǎn),能夠精確測(cè)量圓錐模型表面的摩擦阻力。
本發(fā)明授權(quán)圓錐模型表面摩阻測(cè)量的共型MEMS摩阻傳感器及組裝方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了:1.圓錐模型表面摩阻測(cè)量的共型MEMS摩阻傳感器的組裝方法,其用于組裝圓錐模型表面摩阻測(cè)量的共型MEMS摩阻傳感器,其特征在于,所述的共型MEMS摩阻傳感器包括封裝管殼、表頭結(jié)構(gòu)(2)和接口電路(3);所述的封裝管殼包括從上至下依次疊放的封裝蓋板(1)和封裝管座(4);其中,封裝蓋板(1)底部設(shè)置凹槽,封裝底座上表面設(shè)置封裝定位凸臺(tái)(20),封裝蓋板(1)與封裝管座(4)通過(guò)凹槽和封裝定位凸臺(tái)(20)連接鎖定;所述的表頭結(jié)構(gòu)(2)為共型MEMS摩阻傳感器的敏感元件,將共型MEMS摩阻傳感器測(cè)量的摩擦阻力轉(zhuǎn)化為電容信號(hào);表頭結(jié)構(gòu)(2)包括從上至下順序連接的浮動(dòng)元件(5)、硅微結(jié)構(gòu)(6)和電極基板(7);硅微結(jié)構(gòu)(6)和電極基板(7)陽(yáng)極鍵合形成硅-玻璃微結(jié)構(gòu)(8);所述的浮動(dòng)元件(5)包括從上至下順序連接的測(cè)頭(9)、支桿(10)和定位臺(tái)階(11);其中,測(cè)頭(9)上表面和封裝蓋板(1)上表面與圓錐模型共型平齊,測(cè)頭(9)和封裝蓋板(1)表面共型,測(cè)頭(9)和封裝蓋板(1)之間具有環(huán)形縫隙;定位臺(tái)階(11)嵌入硅微結(jié)構(gòu)(6)的定位孔中,確保浮動(dòng)元件(5)垂直連接硅微結(jié)構(gòu)(6);當(dāng)測(cè)頭(9)受到摩擦阻力時(shí),測(cè)頭(9)受力偏轉(zhuǎn),支桿(10)將摩擦阻力轉(zhuǎn)化為摩擦阻力力矩并通過(guò)定位臺(tái)階(11)傳遞給硅微結(jié)構(gòu)(6);所述的硅微結(jié)構(gòu)(6)包括彈性梁(14)、振動(dòng)極板(15)和支撐框體(13),其中,硅微結(jié)構(gòu)(6)由長(zhǎng)方體切割而成,振動(dòng)極板(15)在硅微結(jié)構(gòu)(6)的中心,彈性梁(14)為兩端固支梁,位于振動(dòng)極板(15)兩側(cè);支撐框體(13)位于振動(dòng)極板(15)和支撐框體(13)四周,通過(guò)彈性梁(14)支撐振動(dòng)極板(15)和浮動(dòng)元件(5);當(dāng)浮動(dòng)元件(5)通過(guò)支桿(10)傳遞摩阻力矩時(shí),彈性梁(14)受力扭轉(zhuǎn)變形,帶動(dòng)振動(dòng)極板(15)發(fā)生y方向的偏轉(zhuǎn);所述的電極基板(7)包括引線電極(16)、玻璃凸臺(tái)(17)和2個(gè)Au電極(18),其中,引線電極(16)分為左右兩組,位于電極基板(7)的兩側(cè),每組引線電極(16)左右延伸在中間匯聚成2個(gè)Au電極(18),引線電極(16)與接口電路(3)引線連接,在電極基板(7)的上表面剩余區(qū)域設(shè)置玻璃凸臺(tái)(17);Au電極(18)和振動(dòng)極板(15)構(gòu)成敏感電容元件(12)的上下極板,玻璃凸臺(tái)(17)和支撐框體(13)進(jìn)行陽(yáng)極鍵合,上下縫隙構(gòu)成敏感電容元件(12)的電容間隙h0;當(dāng)振動(dòng)極板(15)受力偏轉(zhuǎn)時(shí),敏感電容元件(12)的電容極板偏轉(zhuǎn),敏感電容元件(12)的電容值發(fā)生變化;所述的接口電路(3)為陶瓷板電路基板,電路基板放置在封裝管座(4)的凹槽內(nèi),電路基板上布置有高頻微電容檢測(cè)芯片Pcap01、單片機(jī)STM32F411CEU6、FPC座子、多種電容元件、電阻元件以及若干個(gè)焊盤(pán)(19),焊盤(pán)(19)和引線電極(16)引線連接,F(xiàn)PC座子連接接口電路(3)和采集計(jì)算機(jī),微電容檢測(cè)芯片將差分電容信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),單片機(jī)控制微電容檢測(cè)芯片的工作狀態(tài)并接收轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給采集計(jì)算機(jī),接口電路(3)的采樣率為100Hz;所述的組裝方法包括以下步驟:S21.將共型MEMS摩阻傳感器垂直于圓錐模型的母線安裝在圓錐模型表面;傳感器浮動(dòng)元件(5)沿彈性梁(14)所在的中性面對(duì)稱(chēng),左右兩側(cè)形狀和大小一致;S22.在測(cè)頭(9)直徑小于等于5mm時(shí),測(cè)頭(9)沿彈性梁(14)中性面兩側(cè)壓力分布相同,直接測(cè)量平行母線方向的表面摩阻,不包含沿氣流流動(dòng)方向的壓力不平衡產(chǎn)生的壓差阻力,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)扣除壓差阻力的摩阻測(cè)量;S23.在測(cè)頭(9)直徑大于5mm時(shí),測(cè)頭(9)沿彈性梁(14)中性面兩側(cè)壓力分布也相同;未進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí),浮動(dòng)元件(5)處于偏轉(zhuǎn)狀態(tài),彈性梁(14)處于扭轉(zhuǎn)狀態(tài),接口電路(3)輸出電容信號(hào)的初始值;進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí),浮動(dòng)元件(5)的偏轉(zhuǎn)角度加大,彈性梁(14)也加大扭轉(zhuǎn),接口電路(3)輸出電容信號(hào)的試驗(yàn)值;求出電容信號(hào)的初始值和電容信號(hào)的試驗(yàn)值的差值,抵消浮動(dòng)元件(5)兩側(cè)的敏感電容元件(12)在靜止和吹風(fēng)狀態(tài)下的法向力,得到試驗(yàn)狀態(tài)電容的變換量,通過(guò)傳感器的性能參數(shù)和共型MEMS摩阻傳感器的表頭結(jié)構(gòu)(2)的力敏機(jī)理計(jì)算浮動(dòng)元件(5)的表面摩擦阻力。
如需購(gòu)買(mǎi)、轉(zhuǎn)讓、實(shí)施、許可或投資類(lèi)似專(zhuān)利技術(shù),可聯(lián)系本專(zhuān)利的申請(qǐng)人或?qū)@麢?quán)人中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所,其通訊地址為:621000 四川省綿陽(yáng)市涪城區(qū)二環(huán)路南段6號(hào)15分箱;或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服,聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。
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