CN107894200B - 一种多双端固支梁结构的曲率传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于多个双端固支梁结构的曲率传感器，包括柔性基板、梯形金属、金属接触块、双端固支梁锚区、双端固支梁，所述梯形金属放置于金属接触块两侧，双端固支梁锚区分别放置在梯形金属上，在双端固支梁锚区之间金属接触块上方设置多个相互平行、悬空的双端固支梁，多个双端固支梁悬空高度相等，长度不等，当柔性基板贴合在一个曲率的表面上时，弯曲的柔性基板会导致双端固支梁与金属接触块发生接触，且双端固支梁的长度越短，双端固支梁与金属接触块发生接触需要的曲率越大，通过检测平行放置的不同长度的双端固支梁与金属接触块相接触的数目实现曲率的测量，该结构不仅简单可靠，设计灵活，而且实现了数字化输出，控制了误差范围。

Description

一种多双端固支梁结构的曲率传感器
技术领域
本发明属于微电子器件技术领域，具体涉及一种基于多个双端固支梁结构的曲率传感器。
背景技术
在目前的测量曲率的器件中，任意形状凸凹曲面曲率半径一般多采用R型面样板测量，由于R型面样板是比较测量，所以无法测出几何形状的精确值。三坐标测量仪虽然较好地解决了上述问题，但是造价太高，体积也很大，不能在线测量。非接触光学测量法也同样存在着类似的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种类似于数字式的输出、提高曲率测量灵敏度和简化结构的多双端固支梁结构曲率传感器，该曲率传感器采用柔性材料工艺制造，其成本低廉，所以可以实现柔性低成本的多双端固支梁结构的曲率传感器，并解决在材料、工艺、可靠性和可重复性等诸多方面的问题，从而为实现基于柔性基板多双端固支梁结构的曲率传感器在曲率测量领域的产业化应用提供了支持和保证。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于多个双端固支梁结构的曲率传感器，该曲率传感器包括柔性基板、梯形金属、金属接触块、双端固支梁锚区以及双端固支梁，该曲率传感器是在柔性基板上放置多个双端固支梁结构，具体结构为梯形金属与金属接触块设置在柔性基板表面，梯形金属的数量为两块，两块梯形金属放置于金属接触块两侧，双端固支梁锚区放置在梯形金属上，在双端固支梁锚区之间金属接触块上方设置多个相互平行、悬空的双端固支梁，多个双端固支梁悬空高度相等，长度不等。当柔性基板贴合在一个曲率的表面上时，弯曲的柔性基板会导致双端固支梁与金属接触块发生接触，且双端固支梁的长度越短，双端固支梁与金属接触块发生接触需要的曲率越大，通过检测平行放置的不同长度的双端固支梁与金属接触块相接触的数目实现曲率的测量。
本发明所述的曲率传感器采用微电子工艺，制作于柔性基板上，由于柔性基板的优良机械性能以及其低廉的成本，使该曲率传感器有巨大的应用前景；该曲率传感器相比传统曲率传感器结构更加简单，且因为采用MEMS双端固支梁结构，所以拥有较高的灵敏度，较小的体积，而且类似于数字式的输出，易于测量，误差可控。
本发明的有益效果是：
1、实现了类似于数字式的输出，误差范围可控，检测方便易行；2、结构简单，灵敏度高；3、设计灵活；4、工艺兼容，成本优势明显。
本发明中的基于多个双端固支梁结构的曲率传感器，突破了传统检测原理的思维限制，寻找到了基于MEMS技术的实现方法，灵敏度和体积都有较大的提升。同时，多双端固支梁结构的曲率传感器还具有结构简单、设计灵活、数字式输出易于测量、误差范围可控、工艺兼容等优势。
附图说明
图1是基于多个双端固支梁结构的曲率传感器结构示意图。
其中有：柔性基板1、梯形金属2、3、金属接触块4、双端固支梁锚区51、52、双端固支梁6。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于多个双端固支梁结构的曲率传感器，该曲率传感器包括柔性基板1、梯形金属2、3、金属接触块4、双端固支梁锚区51、52、双端固支梁6，所述梯形金属2、3的数量为两块，梯形金属23与金属接触块4设置在柔性基板1表面，两块梯形金属2、3放置于金属接触块4两侧，双端固支梁锚区51、52分别放置在梯形金属23上，在双端固支梁锚区51、52之间金属接触块4上方设置多个相互平行、悬空的双端固支梁6，多个双端固支梁6悬空高度相等，长度不等；当柔性基板1贴合在一个曲率的表面上时，弯曲的柔性基板1会导致双端固支梁6与金属接触块4发生接触，且双端固支梁6的长度越短，双端固支梁6与金属接触块4发生接触需要的曲率越大，通过检测平行放置的不同长度的双端固支梁6与金属接触块4相接触的数目实现曲率的测量。
该曲率传感器采用微电子工艺，制作于柔性基板上，由于柔性基板的优良机械性能以及其低廉的成本，使该曲率传感器有巨大的应用前景；该曲率传感器相比传统曲率传感器结构更加简单，且因为采用MEMS双端固支梁结构，所以拥有较高的灵敏度，较小的体积，而且类似于数字式的输出，易于测量，误差可控。
本发明中的一种基于多个双端固支梁结构的曲率传感器不同于传统的曲率传感器，该曲率传感器具有以下主要特点：一、该曲率传感器结构简单，由于采用MEMS技术，整体结构体积小，灵敏度高；二、曲率传感器通过测量双端固支梁与金属接触块相接触的数目实现曲率测量，类似于数字式的输出，误差范围易于控制，检测方便易行；三、曲率传感器可以通过优化设计双端固支梁数目、双端固支梁与金属接触块距离、双端固支梁长度等结构参数实现对灵敏度、误差范围等性能的控制，具有设计灵活的优势；四、曲率传感器制作在成本低廉且具备保形特征的柔性基板上，并且与成熟的基板制作工艺相兼容，具有很好的成本优势。
区分是否为该结构的标准如下：
（a）采用若干个平行、不同长度的双端固支梁结构，
（b）在双端固支梁下方放置有金属接触块，
（c）采用柔性材料作为基板。
满足以上三个条件的结构即应视为该多双端固支梁结构的曲率传感器。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于多双端固支梁结构的曲率传感器，其特征在于：该曲率传感器包括柔性基板（1）、梯形金属（2）（3）、金属接触块（4）、双端固支梁锚区（51）（52）、双端固支梁（6），所述梯形金属（2）（3）的数量为两块，梯形金属（2）（3）与金属接触块（4）设置在柔性基板（1）表面，两块梯形金属（2）（3）放置于金属接触块（4）两侧，双端固支梁锚区（51）（52）分别放置在梯形金属（2）（3）上，在双端固支梁锚区（51）（52）之间金属接触块（4）上方设置多个相互平行、悬空的双端固支梁（6），多个双端固支梁（6）悬空高度相等，长度不等；
其使用方法是，将柔性基板（1）贴合在一个带曲率的物品表面上，弯曲的柔性基板（1）会导致双端固支梁（6）与金属接触块（4）发生接触，且双端固支梁（6）的长度越短，双端固支梁（6）与金属接触块（4）发生接触需要的曲率越大，通过检测平行放置的不同长度的双端固支梁（6）与金属接触块（4）相接触的数目实现曲率的测量。
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