CN104953888A - 微振动传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微振动传感器，包括：依次层叠设置的第一摩擦层，第一隔离层，中间摩擦层，第二隔离层和第二摩擦层；第一、第二摩擦层分别包括层叠的高分子聚合物绝缘层和接地电极；中间摩擦层包括第一输出电极和第二输出电极，并制作有悬臂梁结构；主体部分的两侧表面分别通过第一隔离层的空腔和第二隔离层的空腔与第一、第二摩擦层的高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面；中间摩擦层的悬臂梁结构以外的部分分别通过第一隔离层和第二隔离层与第一摩擦层的高分子聚合物绝缘层和第二摩擦层的高分子聚合物绝缘层粘接。该悬臂梁结构使得微振动传感器能够感测到微小外力，显著提高了传感器的灵敏度，并且接地电极也起到电磁屏蔽的作用。

Description

微振动传感器

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及一种微振动传感器。

背景技术

微振动传感器广泛适用于电子，机械，生物等各个领域，通常是利用微小机械部件受力后产生的微小形变输出不同大小的电信号，通过分析电信号变化获取相应的信息。一般地，微振动传感器通过外电源或电磁、压电等方式实现供电，但这需要独立的供电装置，使得结构十分复杂。

摩擦发电机由于其自供电的优势，无需外部供电，不同结构和材料的摩擦发电机相继用于微振动传感器中。摩擦发电机一般由依次层叠的电极层，高分子聚合物绝缘层组成。受到外力时各层产生形变，进而相互摩擦，产生电信号，该电信号的特性与使其产生形变的外力相关，将电信号作为输出信号，供后续分析获得相关信息。然而，由于其各层的面积尺寸相对一致，用作微振动传感器时，不利于振动、压力的传递，因此其感测灵敏度较低，在振动或压力较小时，例如，液体滴落，呼吸气流等微弱受力条件下，不能将机械能转化为电能，输出电信号。因此，无法适用于呼吸强度检测或其他灵敏度要求高的微振动传感器中，如微小加速度传感器，以及人体血管、器官植入的微型医疗器械等。

此外，用于电子器件等精密应用的微振动传感器易受到外部的电磁干扰，导致输出信号的信噪比过高，通常还需要配置电磁屏蔽，这增加了成本，也不利于器件的小型化，也进一步限制了灵敏度。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种微振动传感器，能够感测、响应于微小外力，具有更高的灵敏度；并且能够屏蔽电磁干扰，达到较高的输出信噪比，无需额外的屏蔽设施，利于器件的微型化。

本发明提供了一种微振动传感器，包括：依次层叠设置的第一摩擦层，第一隔离层，中间摩擦层，第二隔离层和第二摩擦层；

其中，第一摩擦层包括层叠的第一高分子聚合物绝缘层和第一接地电极；

第二摩擦层包括层叠的第二高分子聚合物绝缘层和第二接地电极；

中间摩擦层包括作为两个信号输出端的第一输出电极和第二输出电极，中间摩擦层具有悬臂梁结构，悬臂梁结构包括悬臂和主体部分；

第一隔离层和第二隔离层均具有与主体部分相适应的空腔；主体部分的两侧表面分别通过第一隔离层的空腔和第二隔离层的空腔与第一摩擦层的第一高分子聚合物绝缘层和第二摩擦层的第二高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面；中间摩擦层的悬臂梁结构以外的部分分别通过第一隔离层和第二隔离层与第一摩擦层的第一高分子聚合物绝缘层和第二摩擦层的第二高分子聚合物绝缘层粘接。

可选地，所述中间摩擦层还包括第三高分子聚合物绝缘层和第四高分子聚合物绝缘层；所述第一输出电极设置在所述第三高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，所述第二输出电极设置在所述第四高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，所述第一输出电极和第二输出电极相互绝缘粘接。

可选地，所述第一输出电极和第二输出电极通过蒸镀、溅镀、或刷涂方式分别制备在第三高分子聚合物绝缘层的第一侧表面和第四高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第一输出电极和第二输出电极通过3M胶带粘接。

可选地，所述第三高分子聚合物绝缘层的第二侧表面通过所述第一隔离层的空腔与所述第一摩擦层的第一高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面；所述第四高分子聚合物绝缘层的第二侧表面通过所述第二隔离层的空腔与所述第二摩擦层的第二高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面。

可选地，属于所述悬臂梁结构的主体部分的第三高分子聚合物绝缘层的第二侧表面和第四高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上还分别设置有第一居间薄膜层和第二居间薄膜层；所述第一居间薄膜层通过所述第一隔离层的空腔与所述第一摩擦层的第一高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面；所述第二居间薄膜层通过所述第二隔离层的空腔与所述第二摩擦层的第二高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面。

可选地，所述第一居间薄膜层和第二居间薄膜层的材质分别选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚酰亚胺和苯胺甲醛树脂中的一种。

可选地，所述中间摩擦层还包括第五高分子聚合物绝缘层；所述第一输出电极和第二输出电极通过蒸镀、溅镀、或刷涂方式制备在所述第五高分子聚合物绝缘层的两侧表面上。

可选地，所述第一接地电极、第二接地电极、第一输出电极和第二输出电极的材质为铜、银、钛、金、铝、导电银浆或铟锡氧化物、石墨烯、石墨。

可选地，所述悬臂梁结构通过切割所述中间摩擦层制作；所述悬臂梁结构为单边悬臂梁结构，或双边悬臂梁结构。

可选地，所述悬臂梁结构的主体部分的形状为长方形、正方形、圆形、椭圆型或六角形。

可选地，所述第一隔离层和第二隔离层为3M胶带。

可选地，所述第三高分子聚合物绝缘层和第四高分子聚合物绝缘层的材质分别选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚酰亚胺和苯胺甲醛树脂中的一种。

可选地，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层分别选自聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、尼龙、聚偏氟乙烯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、硅橡胶、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚酰亚胺、聚酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性硫化橡胶、热塑性聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶中的一种。

本发明提供的微振动传感器，通过改变现有摩擦发电机的结构，在摩擦发电机中制作悬臂梁结构，该悬臂梁结构能够感测到微小外力；微弱的振动、撞击等作用力即可导致悬臂的形变，悬臂梁主体部分上下振动或以悬臂为轴摆动，通过隔离层上的空腔与两侧的高分子聚合物绝缘层接触，感应出电荷，输出与外力大小有关的电信号，以供分析。这种传感器具有足够的灵敏度，能够对呼吸、声波中的微小外力做出感应。并且，第一摩擦层和第二摩擦层的电极接地，起到电磁屏蔽的作用，提高了输出电信号的信噪比，无需附加屏蔽设施，使传感器更轻薄，进一步提高了灵敏度。

附图说明

图1示出了本发明一个实施例提供的微振动传感器的结构示意图；

图2a-2d分别示出了本发明中四种不同结构的悬臂梁的俯视示意图；

图3示出了带有居间薄膜层的微振动传感器的电压响应曲线图；

图4示出了本发明另一个实施例提供的微振动传感器的结构示意图；

图5示出了中间摩擦层为单层的微振动传感器的电压响应曲线图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

图1示出了本发明一个实施例提供的微振动传感器的结构示意图，如图1所示，该微振动传感器包括：依次层叠设置的第一摩擦层11，第一隔离层13，中间摩擦层10，第二隔离层14和第二摩擦层12。

其中，第一摩擦层11包括层叠的第一高分子聚合物绝缘层111和第一接地电极112；同样地，第二摩擦层12包括层叠的第二高分子聚合物绝缘层121和第二接地电极122。中间摩擦层10具有悬臂梁结构，悬臂梁结构包括悬臂52和主体部分51；第一隔离层13和第二隔离层14均具有与悬臂梁结构的主体部分51相适应的空腔；主体部分51的两侧表面分别通过第一隔离层13的空腔和第二隔离层14的空腔与第一摩擦层11中的第一高分子聚合物绝缘层111和第二摩擦层12中的第二高分子聚合物绝缘层121形成摩擦界面；中间摩擦层10的悬臂梁结构以外的部分分别通过第一隔离层13和第二隔离层14与第一摩擦层11的第一高分子聚合物绝缘层111和第二摩擦层12的第二高分子聚合物绝缘层121粘接。

中间摩擦层10具有第一输出电极和第二输出电极，作为微振动传感器的信号输出端，第一摩擦层11中的第一接地电极112和第二摩擦层12中的第二接地电极122接地。

在本实施例中，中间摩擦层10还包括第三高分子聚合物绝缘层和第四高分子聚合物绝缘层；第一输出电极设置在第三高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上(图1中为第三高分子聚合物绝缘层的下表面)，第二输出电极设置在第四高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上(图1中为第四高分子聚合物绝缘层的上表面)，第一输出电极与第三高分子聚合物绝缘层形成了一个电极／聚合物复合层状结构的第一摩擦电极层101，类似地，第二输出电极与第四高分子聚合物绝缘层形成第二摩擦电极层103。其中，第一输出电极与第二输出电极相对设置，并通过粘接层102相互粘接。

中间摩擦层中的第三高分子聚合物绝缘层和第四高分子聚合物绝缘层的材质可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚酰亚胺和苯胺甲醛树脂中的一种。第一输出电极和第二输出电极的材料优选为铜、银、钛、金、铝、导电银浆、铟锡氧化物、石墨烯、石墨等常见的电极材料。石墨及石墨烯与铝等金属材料相比，可以制作成较薄的层状结构，刚性较低，对振动的感测灵敏度更高，但由于其电阻率较高，可能会导致较低的电压响应。当然，本领域技术人员也可以根据具体需要选择可应用于现有摩擦发电机的其他电极材料，例如，其他种类的金属，合金等。

以优选的铜、银、钛、金、铝、导电银浆、铟锡氧化物、石墨烯、石墨作为第一、第二输出电极的材料，上述第一、第二摩擦电极层的复合结构可以是带有电极的高分子聚合物绝缘层，例如，表面粘接有一定厚度铝层的高分子聚合物绝缘层；或者，第一输出电极和第二输出电极通过蒸镀、溅镀、或刷涂方式制备在第三高分子聚合物绝缘层以及第四高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上。为保证悬臂梁结构对外力响应的灵敏度，第一摩擦电极层101和第二摩擦电极层103的厚度不应过厚，可选地，上述摩擦电极层的整体厚度为50μm。第一输出电极与第二输出电极通过绝缘连接剂或绝缘材质的双面胶材质的粘接层102相互粘接，以避免第一输出电极和第二输出电极间的短路。可选地，粘接层102为3M胶带，3M胶带的厚度可选为50μm。

第一摩擦电极层101和第二摩擦电极层103通过3M胶带粘接后形成完整的中间摩擦层10，在中间摩擦层中制作悬臂梁结构，悬臂梁结构由主体部分51和连接、支撑主体部分51的悬臂52组成，其具体形式在后文中介绍。

在这种中间层结构的微振动传感器中，主体部分51的两侧表面分别为第三高分子聚合物绝缘层的第二侧表面和第四高分子聚合物绝缘层的第二侧表面，并分别通过第一隔离层13中的空腔、第二隔离层14中的空腔与第一摩擦层11中的第一高分子聚合物绝缘层111，第二摩擦层12中的第二高分子聚合物绝缘层112形成摩擦界面。

第一隔离层13和第二隔离层14用于分离中间摩擦层10与第一摩擦层11、第二摩擦层12之间的摩擦界面，为悬臂梁结构提供振动的空间，以避免摩擦界面直接接触导致的效率降低和信号的错误输出，并将中间摩擦层10的边缘部分，即悬臂梁结构以外的部分与第一摩擦层11和第二摩擦层粘接。第一隔离层13上的空腔及第二隔离层14的空腔与悬臂梁主体部分51相适应。这里，相适应是指空腔的大小、形状能够容纳悬臂梁结构的主体部分51及悬臂52，不阻碍主体部分51在悬臂52带动下自由振动或摆动。第一隔离层11和第二隔离层12的厚度能使悬臂梁振动时主体部分与第一摩擦层11和第二摩擦层12接触，摩擦而产生电信号，对于上文描述的50μm厚度的第一摩擦电极层101、第二摩擦电极层103以及3M胶带构成的粘接层102，隔离层可选用80μm的3M胶带。当然，隔离层的材质和厚度可根据悬臂梁主体部分及悬臂的尺寸、材质及灵敏度要求灵活选用，例如，如果悬臂梁材质刚性较高，不易形变，则可相应减小隔离层的厚度。

第一摩擦层11中的第一高分子聚合物层111及第二摩擦层12中的第二高分子聚合物层121朝向中间摩擦层10设置，该高分子聚合物层的材质可选自聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、尼龙、聚偏氟乙烯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、硅橡胶、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚酰亚胺、聚酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性硫化橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、三元乙丙橡胶等。图1所示的微振动传感器依靠聚合物之间的摩擦产生电信号，如果相互摩擦的高分子聚合物的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小。优选地，第三高分子聚合物绝缘层与第四高分子聚合物绝缘层采用相同材质，以减少材料种类，而与第一、第二摩擦层中的第一高分子聚合物绝缘层及第二高分子聚合物绝缘层不同，以提高发电效率。

悬臂梁结构可通过切割方法在中间摩擦层中制作，例如，激光切割的方法，也可以采用其他方法制作，如等离子刻蚀。本发明对悬臂梁的制作方法和具体结构不做限制，图2a-2d示出了可应用于本发明的几种悬臂梁结构的示意图。在图2a中，悬臂梁为双边悬臂结构，悬臂梁主体部分31为矩形，通过相对侧边上的双悬臂32与边缘部分连接；图2b中，悬臂梁主体部分41为圆形，通过位于同一直径方向上的双悬臂42与边缘部分连接；图2c中，悬臂梁为单边悬臂结构，悬臂62位于主体部分61的一个侧边，悬臂梁主体部分61与图2a中的相同，为矩形；图2d中的悬臂梁也为单边悬臂结构，主体部分81为圆形，通过一侧的悬臂82与边缘相接。上述悬臂梁结构仅为示例，实际中可选用正方形、椭圆型、六角形等其他结构，此处不再赘述。

上文完整介绍了包含悬臂梁的微振动传感器的完整结构，该微振动传感器的工作原理如下：当微小外力，例如，液滴滴落，或呼吸引起的微弱风力作用于传感器上时，引起传感器整体的振动而产生加速度，悬臂梁主体部分的速度变化所需的作用力由悬臂提供，悬臂因此产生形变，由于其惯性，主体部分的振动或摆动滞后于其余结构，而与两侧的聚合物层相互摩擦而产生极性不同的静电荷，从而导致第一输出电极和第一摩擦层的第一接地电极之间、第二输出电极与第二摩擦层的第二接地电极之间感应出极性不同的电荷，第一输出电极和第二输出电极作为输出端与外电路连通，产生电信号，该电信号的特性与传感器的受力情况有关，通过分析电信号特性，获得相关信息。上述第一、第二接地电极作为接地端，由于导体的特性，这起到了电磁屏蔽的作用，使得内部的第一、第二输出电极免受外部电磁的干扰。外力消除后，由于悬臂形变而产生的应力，是悬臂梁可能在一段时间内继续振动，之后，悬臂的形变逐渐恢复，由于第一、第二隔离层的存在，悬臂梁主体部分的表面与两侧的第一、第二摩擦层分离而不再接触，电信号产生过程停止。

在该实施例的一个变型中，还可以在悬臂梁结构的主体部分的第三高分子聚合物绝缘层的第二侧表面(图1中为上表面)和第四高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上(图1中为下表面)分别设置第一居间薄膜层和第二居间薄膜层；这种情况下，第一居间薄膜层通过第一隔离层的空腔与第一摩擦层的第一高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面；第二居间薄膜层通过第二隔离层的空腔与第二摩擦层的第二高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面。第一居间薄膜层和第二居间薄膜层的材质分别选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚酰亚胺和苯胺甲醛树脂中的一种，优选为聚二甲基硅氧烷。

下面以一种优选的微振动传感器结构为例，简要介绍传感器的制备方法。其中，第一摩擦电极层及第二摩擦电极层都为Al／PET复合层，第一摩擦层中的第一高分子聚合物绝缘层及第二摩擦层中的第二高分子聚合物绝缘层都为PET层，第一接地电极及第二接地电极为铝电极。

首先制备中间摩擦层，采用已带有铝电极的PET薄膜，或者在PET薄膜上蒸镀、溅镀或旋涂铝电极，制备出第一、第二摩擦电极层，形成的Al／PET的厚度约为50μm；将上述两个Al／PET摩擦电极层带有铝电极的一侧相对设置，对准后，利用3M胶带粘接。

中间层制作完成后，以镭射激光切割出悬臂梁结构，悬臂梁结构的主体部分为3.6mm×1.6mm的长方形。

在主体部分的上表面涂布PDMS，在80℃-100℃加热版上干燥2hr后，以相同的条件在主体部分的下表面加工PDMS。对于不带有居间薄膜层的微振动传感器结构，省略该步骤。

以旋涂、蒸镀、粘贴等方式在PET薄膜上制作铝电极，作为第一、第二摩擦层。

其中，第一摩擦电极层及第二摩擦电极层中的Al层为第一输出电极和第二输出电极，以漆包线与A1层表面以铜胶带连接，形成第一输出电极和第二输出电极的输出端。再以镭射激光在与中间摩擦层大小相同的两块3M胶带(80μm)上切割出大小为6.3mm x2.65mm的长方形，该长方形与整体悬臂结构相适应，分别与中间摩擦层的上下表面对准后粘接。3M胶带的另一面分别与第一、第二摩擦层中的PET面粘接。如此形成一长方形的空腔，悬臂梁结构主体部分两侧表面的PET面通过此空腔与的第一、第二摩擦层中的PET面摩擦；对于以PDMS作为居间薄膜层的结构，则是悬臂梁结构主体部分的PDMS层与两侧的PET面摩擦。

下面测量该微振动传感器的输出特性曲线：将上述微振动传感器两端固定，测量电路屏蔽后，以固定在传感器之上2cm的注射筒向传感器上表面(对应第一输出电极一侧)吹送气流。微振动传感器第一、第二输出电极的电压响应曲线如图3所示，由于传感器被两侧的第一、第二接地电极屏蔽，图3中示出的电压信号都由居间薄膜层和第一、第二高分子聚合物绝缘层摩擦产生，电压响应的大小与注射筒吹送至传感器表面的气流速度正相关，图中曲线在4秒，7.5秒以及12秒左右出现3个高度逐渐降低的主峰，分别对应于快速、适中，慢速的气流速度。图3中，第一输出电极产生显著电信号，而第二输出电极的电信号十分微弱。图3中还可看出，该微振动传感器第一输出电极信号主峰高度可达几百mV，并具有极低的信噪比。

图4示出了本发明另一个实施例提供的微振动传感器的结构示意图，如图4所示，该实施例中的第一摩擦层11，第二摩擦层12，第一隔离层13以及第二隔离层14的结构、材质以及悬臂梁的形式与上一实施例相同。区别于上一实施例的是，中间摩擦层20为单层结构，该单层结构是由第一输出电极201和第二输出电极203通过蒸镀、溅镀、或刷涂方式制备在第五高分子聚合物绝缘层202的两侧表面上形成。其中，第一输出电极201和第二输出电极203的材质与上一实施例相同，可选自铜、银、钛、金、铝、导电银浆或铟锡氧化物、石墨、石墨烯等其他常见材料。一种优选的中间摩擦层为：以石墨作为第一、第二输出电极，旋涂在厚度为30μm的PET层的两侧表面上，经过石墨涂布后的中间摩擦层的厚度在35-40μm之间。这种结构的中间摩擦层与上一实施例相比，厚度更薄，并且由于石墨材料的刚性较低，对振动敏感，因此具有更高的灵敏度。

该实施例中的微振动传感器制作过程与上一实施例类似，此处不再重复叙述。

图5示出了上述单层结构的微振动传感器的电压响应曲线图。与上一实施例中测试方法相似地，将传感器的两端固定，测量电路屏蔽后，以固定在传感器一侧表面之上的注射筒向该侧表面吹送气流。图5中传感器的电压响应在相同气流条件下，主峰电压大小为几十mV，小于图3中所示器件，这是由于石墨电极的电导率低于Al电极的电导率。与上一实施例不同的是，电压响应的主峰后伴随有较小的次峰，并且第一、第二输出电极都有显著的电压响应，这说明，该实施例中较薄的石墨／PET／石墨结构的中间摩擦层，对外界振动具有更为灵敏的反应，振动幅度较大并且振动的衰减时间较长。

根据本发明上述实施例提供的微振动传感器，通过改变现有摩擦发电机的结构，在形成摩擦界面的中间摩擦层中制作悬臂梁结构，悬臂梁结构的主体部分通过悬臂与摩擦层的两侧边缘连接，该悬臂梁结构使得传感器能够感测到微小外力。微弱的振动，撞击等外部作用力即可导致悬臂的形变，悬臂梁主体部分上下振动或以悬臂为轴摆动，通过隔离层上的空腔与两侧的高分子聚合物绝缘层接触，感应出电荷，输出与外力大小有关的电信号。与现有技术中基于摩擦发电机的微振动传感器相比，灵敏度显著提高，能对呼吸、声波、流动液体的微小外力做出感应，可用于拾音器、血液检测等领域。并且第一摩擦层和第二摩擦层的电极接地，起到电磁屏蔽的作用，提高了输出电信号的信噪比，无需附加屏蔽设施，使传感器更轻薄。

本领域技术人员应该理解，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种微振动传感器，其特征在于，包括依次层叠设置的第一摩擦层，第一隔离层，中间摩擦层，第二隔离层和第二摩擦层；

所述第一摩擦层包括层叠的第一高分子聚合物绝缘层和第一接地电极；

所述第二摩擦层包括层叠的第二高分子聚合物绝缘层和第二接地电极；

所述中间摩擦层包括作为两个信号输出端的第一输出电极和第二输出电极，所述中间摩擦层具有悬臂梁结构，所述悬臂梁结构包括悬臂和主体部分；

所述第一隔离层和第二隔离层均具有与所述主体部分相适应的空腔；

所述主体部分的两侧表面分别通过所述第一隔离层的空腔和所述第二隔离层的空腔与所述第一摩擦层的第一高分子聚合物绝缘层和所述第二摩擦层的第二高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面；所述中间摩擦层的悬臂梁结构以外的部分分别通过所述第一隔离层和第二隔离层与所述第一摩擦层的第一高分子聚合物绝缘层和第二摩擦层的第二高分子聚合物绝缘层粘接。

2.根据权利要求1所述的微振动传感器，其特征在于，所述中间摩擦层还包括第三高分子聚合物绝缘层和第四高分子聚合物绝缘层；所述第一输出电极设置在所述第三高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，所述第二输出电极设置在所述第四高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，所述第一输出电极和第二输出电极相互绝缘粘接。

3.根据权利要求2所述的微振动传感器，其特征在于，所述第一输出电极和第二输出电极通过蒸镀、溅镀、或刷涂方式分别制备在第三高分子聚合物绝缘层的第一侧表面和第四高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第一输出电极和第二输出电极通过3M胶带粘接。

4.根据权利要求2所述的微振动传感器，其特征在于，所述第三高分子聚合物绝缘层的第二侧表面通过所述第一隔离层的空腔与所述第一摩擦层的第一高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面；所述第四高分子聚合物绝缘层的第二侧表面通过所述第二隔离层的空腔与所述第二摩擦层的第二高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面。

5.根据权利要求2所述的微振动传感器，其特征在于，属于所述悬臂梁结构的主体部分的第三高分子聚合物绝缘层的第二侧表面和第四高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上还分别设置有第一居间薄膜层和第二居间薄膜层；

所述第一居间薄膜层通过所述第一隔离层的空腔与所述第一摩擦层的第一高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面；所述第二居间薄膜层通过所述第二隔离层的空腔与所述第二摩擦层的第二高分子聚合物绝缘层形成摩擦界面。

6.根据权利要求5所述的微振动传感器，其特征在于，所述第一居间薄膜层和第二居间薄膜层的材质分别选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚酰亚胺和苯胺甲醛树脂中的一种。

7.根据权利要求1所述的微振动传感器，其特征在于，所述中间摩擦层还包括第五高分子聚合物绝缘层；所述第一输出电极和第二输出电极通过蒸镀、溅镀、或刷涂方式制备在所述第五高分子聚合物绝缘层的两侧表面上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的微振动传感器，其特征在于，所述第一接地电极、第二接地电极、第一输出电极和第二输出电极的材质为铜、银、钛、金、铝、导电银浆或铟锡氧化物、石墨烯、石墨。

9.根据权利要求1-7任一项所述的微振动传感器，其特征在于，所述悬臂梁结构通过切割所述中间摩擦层制作；所述悬臂梁结构为单边悬臂梁结构，或双边悬臂梁结构。

10.根据权利要求1-7任一项所述的微振动传感器，其特征在于，所述悬臂梁结构的主体部分的形状为长方形、正方形、圆形、椭圆型或六角形。

11.根据权利要求1-7任一项所述的微振动传感器，其特征在于，所述第一隔离层和第二隔离层为3M胶带。

12.根据权利要求2-6任一项所述的微振动传感器，其特征在于，所述第三高分子聚合物绝缘层和第四高分子聚合物绝缘层的材质分别选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚酰亚胺和苯胺甲醛树脂中的一种。

13.根据权利要求1-7所述的微振动传感器，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层分别选自聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、尼龙、聚偏氟乙烯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、硅橡胶、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚酰亚胺、聚酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性硫化橡胶、热塑性聚氨酯弹性体和三元乙丙橡胶中的一种。