CN110361452A - 一种微型声发射谐振式电容传感器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型声发射谐振式电容传感器，包括基板，所述基板上平面固定有z方向响应传感单元、y方向响应传感单元和x方向响应传感单元。其中z方向响应传感单元包含可移动上极板和下极板；y方向响应传感单元包含可移动极板和两块固定侧极板；x方向响应传感单元包含可移动极板和两块固定侧极板。在传感器的频率响应范围内，当声波频率与传感器固有频率相近或相等时，可移动电极板能在特定方向发生位移，得到变化的电信号，实现传感器对材料裂纹的三维动态位移检测。本发明实现了多功能传感单元一体化，结构简单，成本低，稳定性好。

Description

一种微型声发射谐振式电容传感器及其使用方法

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种微型声发射谐振式电容传感器及其使用方法。

背景技术

目前，无损检测在结构健康检测上越来越重要。声发射(Acoustic Emission，AE)技术作为一种动态无损检测手段，可以实现对材料产生的缺陷进行动态监测以及损伤位置的预测。

利用声发射(AE)技术检测缺陷源的位置并获得较高的精度，在很大程度上取决于传感器的性能和特性。传统的声发射传感器基于压电转换原理并且由压电陶瓷(通常为PZT)、耐磨板和保护壳等部分组成。在没有任何背衬材料的谐振式传感器中，压电材料的几何形状影响至关重要，并且很难抑制传感器元件内的波反射，因此传统的声发射传感器的检测精度较差。此外，压电AE传感器体积较大，制造压电AE传感器时消耗材料较多，导致成本较高，从而压电AE传感器价格昂贵。此外，传统的声发射传感器的灵敏度低、用于无损检测的传感器数量多、尺寸大、响应慢。

机械微电子系统(Microelectro Mechanical System,MEMS)声发射传感器主要用于检测疲劳裂纹的起始位置和扩展方向。随着MEMS技术的发展，微型化的声发射传感器将取代尺寸较大的传统声发射传感器成为未来发展的趋势，MEMS声发射传感器具有体积小、精度高、价格低廉、性能稳定等特点。目前，声发射传感器已成功应用于监测多种不同的结构，如公路桥梁、管道、复合材料等，但是上述的声发射传感器多数是单轴传感器，仅对安装有传感器的结构表面法线方向位移(z方向位移)响应，不能实现对材料裂纹的3维(3-D)动态位移检测。在关于3-D MEMS声发射传感器的研究中，国外仅有个别小组在进行3-D MEMS传感的研究且尚未形成相关产品。

目前公开的一种声发射传感器(US 2017/0370768 A1),包括了两组平面外传感单元和两组平面内传感单元，需要两组平面外传感单元检测声波信号在z方向的大小，结构复杂，制造成本高；两组平面内传感单元的弹簧元件弹性较差，分离出声波在z方向上的频率程度低(在无阻尼状态下，以检测声波方向在x方向为例，检测到z方向声波的频率为101kHz，检测到x方向声波的频率为165kHz，偏差为64kHz)，不能准确检测声波的大小和方向，灵敏度差；传感器结构为五层结构，结构复杂，制造困难。

于此相比，本发明的一种微型声发射谐振式电容传感器包含三组传感单元，结构简单；采用U形弹簧结构支撑极板，分离出声波在z方向上的频率程度明显(在无阻尼状态下，以检测声波方向在x方向为例，检测到z方向声波的频率为312.59kHz，检测到x方向声波的频率为470.61kHz，偏差为158.02kHz)，灵敏度高；传感器的结构为三层结构(采用一体化制造，不需要用于引脚和结构层连接的氮化硅层和用于制造锚的氧化硅层)，结构简单、成本低廉、响应灵敏度高。目前尚无相关的文献报道，亦未搜索到相关专利文件。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题和不足，提供一种微型化声发射谐振式电容传感器。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种微型化声发射谐振式电容传感器，包括基板，所述基板上平面固定有z方向响应传感单元、y方向响应传感单元和x方向响应传感单元，三个所述传感单元互相独立，按照竖直方向排列，或竖直交错排列；

其中z方向响应传感单元包括上极板、下极板和用于信号输出的第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述上极板包括开设有若干蚀刻孔的可移动极板、L形弹簧和用于固定L形弹簧的锚，其中所述可移动极板连接四个所述L形弹簧的一端，四个所述L形弹簧两两成对的另一端相向连接锚，所述锚固定在所述下极板上，所述下极板固定在所述基板上，所述上极板前端连接第一引脚和第三引脚，所述下极板前端连接第二引脚；

进一步，所述的可移动极板为圆形，所述圆形半径为50μm～300μm；

进一步，所述的上极板和下极板的之间间隙为h，所述间隙h范围为1μm～2μm；

进一步，所述的z方向响应的传感单元的第一引脚和第三引脚施加大小相同正电压，所施加电压大于0V且小于等于10V，第二引脚施加负电压，所施加电压小于0V且大于等于-10V；

进一步，所述的蚀刻孔面积占可移动极板面积的40％～70％；

进一步，所述的可移动极板、L形弹簧、用于固定L形弹簧的锚为一体成型；

进一步，所述的可移动极板和下极板为平行板电容器，两极板之间的间隙为空气或者是绝缘层氮化硅。对于z方向响应传感单元而言，当可移动极板与声波频率相近或相同时，可移动极板会沿着z方向移动，从而改变极板间距离，电容值发生变化，通过测量这种电容变化，可以确定声波在z方向的大小；

所述y方向响应传感单元包括中间极板、安置在中间极板两侧的两块侧极板和用于信号输出的第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述中间极板由y方向可移动极板、用于支撑y方向可移动极板的U形弹簧、用于固定U形弹簧的锚和多个指型凸块Ⅰ组成，其中所述y方向可移动极板两端分别相向连接两个所述U形弹簧，所述U形弹簧两两成对与锚相连接，所述锚固定在所述基板上，所述指型凸块Ⅰ对称设置在y方向可移动极板两侧；两块所述侧极板的一侧设有多个与指型凸块Ⅰ间隙啮合的指型凸块Ⅱ，另一侧设有用于连接和固定在所述基板上的凸块222，所述中间极板前端连接所述第二引脚，所述两块侧极板前端连接所述第一引脚和所述第三引脚；

进一步，所述的指型凸块Ⅰ与指型凸块Ⅱ在平行于y方向上的第一间隙G1和第二间隙G2不相等，所述的第一间隙G1和第二间隙G2的大小为1μm～10μm；

进一步，所述的y方向可移动极板的指型凸块Ⅰ和两块侧极板的指型凸块Ⅱ与可移动极板和两块侧极板之间在平行于x方向上的第三间隙G3和第四间隙G4相等，所述第三间隙G3和第四间隙G4的大小为1μm～10μm；

进一步，所述的y方向响应的传感单元的第一引脚和第三引脚施加大小相同负电压，所施加电压小于0V且大于等于-10V，第二引脚施加正电压，所施加电压大于0V且小于等于10V；

进一步，所述的y方向可移动极板、用于支撑y方向可移动极板的弹簧、锚和指型凸块Ⅰ为一体成型；

进一步，所述的中间极板与两块侧极板处在同一平面，当声波频率与可移动极板固有频率相近或相等时，可移动极板上的指型凸块Ⅰ沿着y方向移动，从而改变指型极板间第一间隙G1和第二间隙G2的距离，获得变化的电信号，通过计算这些电信号，可以得到声波在y方向的大小；

所述x方向响应传感单元包括中间极板、安置在中间极板两侧的两块侧极板和用于信号输出的第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述中间极板由x方向上可移动极板、用于支撑x方向可移动极板的U形弹簧、用于固定U形弹簧的锚和多个指型凸块Ⅲ组成，其中所述x方向可移动极板两端分别对称平行连接两个所述U形弹簧，所述U形弹簧两两成对与锚相连接，所述锚固定在所述基板上，所述指型凸块Ⅲ对称设置在x方向可移动极板两侧；两块所述侧极板的一侧设有多个与指型凸块Ⅲ间隙啮合的指型凸块Ⅳ，另一侧设有用于连接和固定在所述基板上的极板，所述中间极板前端连接所述第二引脚，所述两块侧极板前端连接所述第一引脚和所述第三引脚；

进一步，所述的x方向可移动极板的指型凸块Ⅲ与两块侧极板的指型凸块Ⅳ在平行于y方向上的第五间隙G5和第六间隙G6相等，所述第五间隙G5和第六间隙G6的大小为1μm～10μm；

进一步，所述的x方向可移动极板的指型凸块Ⅲ和两块侧极板的指型凸块Ⅳ与可移动极板和两块侧极板之间在平行于x方向上的第七间隙G7和第八间隙G8相等，所述第七间隙G7和第八间隙G8的大小为1μm～10μm；

进一步，所述的x方向响应传感单元的第一引脚和第三引脚施加大小不同负电压，所施加电压小于0V且大于等于-10V，第二引脚施加正电压，所施加电压大于0V且小于等于10V；

进一步，所述的x方向可移动极板、用于支撑x方向可移动极板的弹簧、锚和指型凸块Ⅲ为一体成型；

进一步，所述的中间极板与两块侧极板处在同一平面，当声波频率与可移动极板固有频率相近或相等时，可移动极板上的指型凸块Ⅲ沿着x方向移动，从而改变所述指型凸块Ⅲ和所述指型凸块Ⅳ之间的面积，获得变化的电信号，通过计算这些电信号，可以得到声波在x方向的大小；

一种微型声发射谐振式电容传感器的使用方法，包括如下步骤：

步骤一，将所述微型声发射谐振式传感器粘接在待检测材料表面或者嵌入到待检测材料内部；

步骤二，首先，将所述微型声发射谐振式传感器中z方向响应传感单元的第一引脚和第三引脚接大小相同的正电压，第二引脚接负电压，y方向响应传感单元的第二引脚接正电压，第一引脚和第三引脚接大小相同的负电压，x方向响应传感单元的第二引脚接正电压，第一引脚和第三引脚接大小不同的负电压，其次，外接低噪声信号线，然后，依次连接前置放大器、低通滤波器和差分放大电路，最后连接三通道示波器，对待检测材料进行检测；

步骤三，当被检测材料产生裂纹或断裂时，三通道示波器分别显示声波信号，即在z方向、y方向和x方向上的声波大小和变化幅度。

本发明的优点和有益效果

1、本发明采用L形弹簧和U形弹簧取代传统的悬臂弹簧，可以获得尺寸较小且更具弹性的弹簧元件，从而可以获得较高的固有频率(在无阻尼状态下，以检测声波方向在x方向为例，检测到z方向声波的频率为312.59kHz，检测到x方向声波的频率为470.61kHz，偏差为158.02kHz)，使传感器具有高动态响应能力；

2、z方向响应传感单元的上极板采用圆形板，上极板的整体变形量均匀，近似看成刚性件，可以提高传感器的灵敏度；

3、z方向响应传感单元的上极板上有多个蚀刻孔，减少了挤压膜阻尼，有利于提高传感单元灵敏度；

4、传感器上下结构为三层，三个传感单元均采用一体化制造，制造简单，成本降低，稳定性好；

5、将z方向响应传感单元和x、y方向响应传感单元组合在一起，实现传感器对材料裂纹的3维动态位移检测。将多个传感单元连接在一起，增加传感器的总电容量，减少了传感器的体积，提高了传感器的灵敏度。

附图说明

图1为本发明微型声发射谐振式电容传感器的结构示意图。

图2为本发明微型声发射谐振式电容传感器的平面示意图。

图3为本发明的平面外(z方向)传感单元的结构示意图。

图4为本发明的平面外(z方向)传感单元的平面示意图。

图5为本发明的平面内(y方向)传感单元的结构示意图。

图6为本发明的平面内(y方向)传感单元的平面示意图。

图7为本发明的平面内(x方向)传感单元的结构示意图。

图8为本发明的平面内(x方向)传感单元的平面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1和图2，一种微型化声发射谐振式电容传感器，包括基板4，所述基板4上平面固定有z方向响应传感单元1、y方向响应传感单元2和x方向响应传感单元3，三个所述传感单元互相独立，按照竖直方向排列，或竖直交错排列；

参照图2、图3和图4，其中z方向响应传感单元1包括上极板11、下极板12和用于信号输出的第一引脚131、第二引脚132和第三引脚133，所述上极板11包括开设有若干蚀刻孔112的可移动极板111、L形弹簧113和用于固定L形弹簧的锚114，其中所述可移动极板111连接四个所述L形弹簧113的一端，四个所述L形弹簧113两两成对的另一端相向连接锚114，所述锚114固定在所述下极板12上，所述下极板12固定在所述基板4上，所述上极板11前端连接所述第一引脚131和所述第三引脚133，所述下极板12前端连接所述第二引脚132；

参照图4，所述的可移动极板111为圆形，所述圆形半径为50μm～300μm；

参照图3，所述的下极板12的形状和大小根据相关要求确定；

参照图3，所述的上极板11和下极板12的之间间隙为h，所述间隙h范围为1μm～2μm；

参照图2，所述的z方向响应传感单元1的第一引脚131和第三引脚133施加大小相同正电压，所施加电压大于0V且小于等于10V，第二引脚132施加负电压，所施加电压小于0V且大于等于-10V；

参照图4，所述的蚀刻孔112面积占可移动极板111面积的40％～70％；

参照图4，所述的蚀刻孔112大小、形状和排列方式根据所需检测的声波频率自行确定；

参照图3和图4，所述的可移动极板111、L形弹簧112、用于固定L形弹簧113的锚114为一体成型；

参照图3和图4，所述的可移动极板111和下极板12为平行板电容器，两极板之间的间隙h为空气或者是绝缘层氮化硅。对于z方向响应传感单元1而言，当可移动极板111与声波频率相近或相同时，可移动极板111会沿着z方向移动，从而改变极板间距离h，电容值发生变化，通过测量这种电容变化，可以确定声波在z方向的大小；

参照图2、图5和图6，所述y方向响应传感单元2包括中间极板21、安置在中间极板21两侧的两块侧极板22和方便信号输出的第一引脚231、第二引脚232和第三引脚233，所述中间极板21由y方向可移动极板211、用于支撑y方向可移动极板211的U形弹簧212、用于固定U形弹簧212的锚213和多个指型凸块214组成，其中所述y方向可移动极板211两端分别相向连接两个所述U形弹簧212，所述U形弹簧212两两成对与锚213相连接，所述锚213固定在所述基板4上，所述的指型凸块Ⅰ214对称设置y方向可移动极板211的两侧；两块所述侧极板22的一侧设有多个与指型凸块Ⅰ214间隙啮合的指型凸块Ⅱ221，另一侧设有用于连接和固定在所述基板4上的一凸块222，所述中间极板21前端连接所述第二引脚232，所述两块侧极板22前端连接所述第一引脚231和所述第三引脚233；

参照图6，所述的用于支撑y方向可移动极板211的弹簧212形状为U形；

参照图5，所述的两块侧极板22固定在所述基板4上；

参照图6，所述的y方向可移动极板211的指型凸块Ⅰ214与两块侧极板22的指型凸块Ⅱ221在平行于y方向上的第一间隙G1和第二间隙G2不相等，所述第一间隙G1和第二间隙G2的大小为1μm～10μm；

参照图5和图6，所述的y方向可移动极板211的指型凸块Ⅰ214和两块侧极板22的指型凸块Ⅱ221与可移动极板211和两块侧极板22之间在平行于x方向上的第三间隙G3和第四间隙G4相等，所述第三间隙G3和第四间隙G4的大小为1μm～10μm；

参照图2，所述的y方向响应传感单元2的第一引脚231和第三引脚233施加大小相同负电压，所施加电压小于0V且大于等于-10V，第二引脚232施加正电压，所施加电压大于0V且小于等于10V；

参照图6，所述的y方向可移动极板211、用于支撑y方向可移动极板211的弹簧212、锚213和指型凸块Ⅰ214一体成型；

参照图5和图6，所述的中间极板21与两块侧极板22处在同一平面，当声波频率与可移动极板211的固有频率相近或相等时，可移动极板211上的指型凸块Ⅰ214会沿着y方向移动，从而改变指型凸块Ⅰ214和指型凸块Ⅱ221间的第一间隙G1和第二间隙G2的大小，获得变化的电信号，通过计算这些电信号，可以得到声波在y方向的大小；

参照图2、图7和图8，所述x方向响应传感单元3包括中间极板31、安置在中间极板31两侧的两块侧极板32和用于信号输出的第一引脚331、第二引脚332和第三引脚333，所述中间极板31由x方向上可移动极板311、用于支撑x方向可移动极板311的U形弹簧312、用于固定U形弹簧312的锚313和多个指型凸块Ⅲ314组成，其中所述x方向可移动极板311两端分别对称平行连接两个所述U形弹簧312，所述U形弹簧312两两成对与锚313相连接，所述锚313固定在所述基板4上，所述指型凸块Ⅲ314对称设置在y方向可移动极板211两侧；两块所述侧极板32的一侧设有多个与指型凸块Ⅲ314间隙啮合的指型凸块Ⅳ321，另一侧设有用于连接和固定在所述基板4上的极板322，所述中间极板31前端连接所述第二引脚332，所述两块侧极板32前端连接所述第一引脚331和所述第三引脚333；

参照图8，所述的用于支撑x方向可移动极板311的弹簧312形状为U形；

参照图7，所述的两块侧极板32固定在所述基板4上；

参照图7和图8，所述的x方向可移动极板311的指型凸块Ⅲ314与两块侧极板32的指型凸块Ⅳ321在平行于y方向上的第五间隙G5和第六间隙G6相等，所述第五间隙G5和第六间隙G6的大小为1μm～10μm；

参照图7和图8，所述的x方向可移动极板311的指型凸块Ⅲ314和两块侧极板32的指型凸块Ⅳ321与可移动极板311和两块侧极板32之间在平行于x方向上的第七间隙G7和第八间隙G8相等，所述第七间隙G7和第八间隙G8的大小为1μm～10μm；

参照图2，所述的x方向响应传感单元3的第一引脚331和第三引脚333施加大小不同负电压，所施加电压小于0V且大于等于-10V，第二引脚332施加正电压，所施加电压大于0V且小于等于10V；

参照图8，所述的x方向可移动极板311、用于支撑x方向可移动极板311的弹簧312、锚313和指型凸块Ⅲ314一体成型；

参照图7和图8，所述的中间极板31与两块侧极板32处在同一平面，当声波频率与可移动极板311的固有频率相近或相等时，可移动极板311上的指型凸块Ⅲ314沿着x方向移动，从而改变所述指型凸块Ⅲ314和所述指型凸块Ⅳ321之间的面积，获得变化的电信号，通过计算这些电信号，可以得到声波在x方向的大小；

一种微型声发射谐振式电容传感器的使用方法，包括步骤一，固定安装；步骤二，线路连接；步骤三，信号检测。

其中，步骤一中，使用人员将所述微型声发射谐振式传感器固定安装在所需使用的位置，固定的方式可以采用粘接在待检测材料表面或者嵌入到待检测材料内部的方式；

步骤二中，当使用人员安装完毕后，首先，所述微型声发射谐振式传感器中z方向响应的传感单元1的第一引脚131和第三引脚133接大小相同的正电压，第二引脚132接负电压，y方向响应的传感单元2的第二引脚232接正电压，第一引脚231和第三引脚233接大小相同的负电压，x方向响应的传感单元3的第二引脚332接正电压，第一引脚331和第三引脚333接大小不同的负电压，其次，外接低噪声信号线，为了减低外界信号干扰，信号线的长度不大于3m，然后依次连接前置放大器、低通滤波器和差分放大电路，最后连接三通道示波器，对待检测材料进行检测。当线路连接完毕后，使用人员要对整个电路进行检测，防止意外事故发生；

步骤三中，当使用人员对本装置进行安装完毕后，并随后将线路连接完毕后，当被检测材料产生裂纹或断裂时，三通道示波器分别显示声波信号，即在z方向、在y方向和在x方向上的声波大小和变化幅度，根据示波器上的声波大小和变化幅度，可以实现传感器对材料裂纹的3维动态位移检测。

以上所述，仅为本发明的一种具体实施方式。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的等效改变和变形，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种微型声发射谐振式电容传感器，包括基板(4)，其特征在于，所述基板(4)的上平面固定有z方向响应传感单元(1)、y方向响应传感单元(2)和x方向响应传感单元(3)；

其中，所述z方向响应传感单元(1)包括上极板(11)、下极板(12)和用于信号输出的第一引脚(131)、第二引脚(132)和第三引脚(133)，所述上极板(11)包括开设有若干蚀刻孔(112)的可移动极板(111)、L形弹簧(113)和用于固定L形弹簧的锚(114)，其中所述可移动极板(111)连接四个所述L形弹簧(113)的一端，四个所述L形弹簧(113)两两成对的另一端相向连接锚(114)，所述锚(114)固定在所述下极板(12)上，所述下极板(12)固定在所述基板(4)上，所述上极板(11)前端连接所述第一引脚(131)和所述第三引脚(133)，所述下极板(12)前端连接所述第二引脚(132)；

所述y方向响应传感单元(2)包括中间极板(21)、安置在中间极板(21)两侧的两块侧极板(22)和用于信号输出的第一引脚(231)、第二引脚(232)和第三引脚(233)，所述中间极板(21)由y方向可移动极板(211)、用于支撑y方向可移动极板(211)的U形弹簧(212)、用于固定U形弹簧的锚(213)和多个指型凸块Ⅰ(214)组成，其中所述y方向可移动极板(211)两端分别相向连接两个所述U形弹簧(212)，所述U形弹簧(212)两两成对与锚(213)相连接，所述锚(213)固定在所述基板(4)上，所述指型凸块Ⅰ(214)对称设置在y方向可移动极板(211)两侧；两块所述侧极板(22)的一侧设有多个与指型凸块Ⅰ(214)间隙啮合的指型凸块Ⅱ(221)，另一侧设有用于连接和固定在所述基板(4)上的凸块(222)，所述指型凸块Ⅰ(214)和所述指型凸块Ⅱ(221)在平行于y方向上的间隙为第一间隙G1和第二间隙G2，所述中间极板(21)前端连接所述第二引脚(232)，所述两块侧极板(22)前端连接所述第一引脚(231)和所述第三引脚(233)；

所述x方向响应传感单元(3)包括中间极板(31)、安置在中间极板(31)两侧的两块侧极板(32)和用于信号输出的第一引脚(331)、第二引脚(332)和第三引脚(333)，所述中间极板(31)由x方向可移动极板(311)、用于支撑x方向可移动极板(311)的U形弹簧(312)、用于固定U形弹簧的锚(313)和多个指型凸块Ⅲ(314)组成，其中所述x方向可移动极板(311)两端分别对称平行连接两个所述U形弹簧(312)，所述U形弹簧(312)两两成对与锚(313)相连接，所述锚(313)固定在所述基板(4)上，所述指型凸块Ⅲ(314)对称设置在y方向可移动极板(211)两侧；两块所述侧极板(32)的一侧设有多个与指型凸块Ⅲ(314)间隙啮合的指型凸块Ⅳ(321)，另一侧设有用于连接和固定在所述基板(4)上的极板(322)，所述指型凸块Ⅲ(314)和所述指型凸块Ⅳ(321)在平行于y方向上的间隙为第五间隙G5和第六间隙G6，所述中间极板(31)前端连接所述第二引脚(332)，所述两块侧极板(32)前端连接所述第一引脚(331)和所述第三引脚(333)。

2.根据权利要求1所述的一种微型声发射谐振式电容传感器，其特征在于，所述的z方向响应传感单元(1)的可移动极板(111)的形状为圆形。

3.根据权利要求2所述的一种微型声发射谐振式电容传感器，其特征在于，所述的圆形的半径为50μm～300μm。

4.根据权利要求1所述的一种微型声发射谐振式电容传感器，其特征在于，所述的z方向响应传感单元(1)的第一引脚(131)和第三引脚(133)施加大小相同的正电压，所施加电压大于0V且小于等于10V，第二引脚(132)施加负电压，所施加电压小于0V且大于等于-10V。

5.根据权利要求1所述的一种微型声发射谐振式电容传感器，其特征在于，所述的y方向响应传感单元(2)的指型凸块Ⅰ(213)和指型凸块Ⅱ(221)的第一间隙G1和第二间隙G2不相等。

6.根据权利要求5所述的一种微型声发射谐振式电容传感器，其特征在于，所述的第一间隙G1和第二间隙G2的大小为1μm～10μm。

7.根据权利要求1所述的一种微型声发射谐振式电容传感器，其特征在于，所述的x方向响应传感单元(3)的弹簧元件(312)的形状为U形。

8.根据权利要求1所述的一种微型声发射谐振式电容传感器，其特征在于，所述的x方向响应传感单元(3)的指型凸块Ⅲ(314)和指型凸块Ⅳ(321)的第五间隙G5和第六间隙G6相等。

9.根据权利要求1所述的一种微型声发射谐振式电容传感器，其特征在于，所述的x方向响应传感单元(3)的第二引脚(332)施加正电压，所施加电压大于0V且小于等于10V，第一引脚(331)和第三引脚(333)施加大小不同的负电压，所施加电压小于0V且大于等于-10V。

10.一种微型声发射谐振式电容传感器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将所述微型声发射谐振式传感器粘接在待检测材料表面或者嵌入到待检测材料内部；

步骤二，首先，将所述微型声发射谐振式传感器中z方向响应传感单元(1)的第一引脚(131)和第三引脚(133)接大小相同的正电压，第二引脚(132)接负电压，y方向响应传感单元(2)的第二引脚(232)接正电压，第一引脚(231)和第三引脚(233)接大小相同的负电压，x方向响应传感单元(3)的第二引脚(332)接正电压，第一引脚(331)和第三引脚(333)接大小不同的负电压，其次，外接低噪声信号线，然后，依次连接前置放大器、低通滤波器和差分放大电路，最后连接三通道示波器，对待检测材料进行检测；

步骤三，当被检测材料产生裂纹或断裂时，三通道示波器分别显示声波信号，即在z方向、y方向和x方向上的声波大小和变化幅度。