CN204256053U - 一种微机械振动式电场传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微机械振动式电场传感器，包括玻璃基座、键合在玻璃基座上的结构层、溅射在玻璃基座上的金电极层；所述结构层包括第一至第十锚点区、第一至第四支撑梁、质量块、第一至第四固定驱动电容极板、第一力放大杠杆、第二力放大杠杆，所述金电极层包括第一至第八电极。本实用新型对应的微机械电场传感器结构简单，通过一级微机械杠杆对静电驱动力进行放大，通过两级回型梁取代典型直梁，交叉耦合小，提高微机械振动式电场传感器的灵敏度。

Description

一种微机械振动式电场传感器

技术领域

本实用新型涉及一种电场传感器，特别是一种微机械振动式电场传感器。

背景技术

电场传感器是测量电场强度的装置,它广泛应用于国防、航空航天、气象探测、电力、地震预报、科学研究以及工业生产等多个领域,具有非常重要的作用。比如,借助电场传感器对地面和空中大气电场变化的监测,可以获取准确的气象信息,从而为导弹、卫星等飞行器发射升空提供安全保障；在工业生产领域,利用静电场传感器监测工业环境中的电势分布和电场分布，有助于我们及时采取有效的措施预防事故的发生；还有通过测量电力系统和电器设备周围电场,可用于故障监测和诊断等等。此外，电场检测在静电防护、电磁环境监测、以及科学研究等方面也具有十分重要的应用。微型电场传感器是基于MEMS技术制备的一类电场传感器，相对于采用传统机械加工技术的加工的电场传感器，是加工方式的改变。微型电场传感器具有体积小、成本低、功耗低、易于集成化、易于批量生产等突出优点，很好地满足了电场传感器的发展趋势和需求，进一步拓宽了其应用领域。

谐振式微型电场传感器是基于谐振工作原理的微型电场传感器,该类传感器是基于获得最大电场感应灵敏度而设计的。由于振动式电场传感器要求时刻屏蔽层中的活动结构处在谐振状态，同时在谐振状态时同样的能量能够获得更大的振动幅度，从而达到大的灵敏度。

专利号为ZL201210426733.2的一种振动式微机械电场传感器，包括基座、设置在基座上的敏感层和屏蔽层,所述屏蔽层包括活动结构、固定梳齿结构，其中活动结构包括一个中心设置有间隙的矩形质量块、设置在质量块四周的梳齿，与质量块四个端角相连接的支撑梁。利用平行板电容器加载静电来对屏蔽层中的活动结构的谐振频率进行调谐，通过振动速度信号的差分式反馈来对针对屏蔽层中的活动结构的振动阻尼进行调谐，实现振动式微机械电场传感器的常压封装，能实现大的灵敏度和提高输出信号的稳定性，解决了现存微机械电场传感器中的制造误差补偿和封装及输出信号稳定性等关键问题。但仍存在以下缺陷：此振动式微机械电场传感器，需要复杂的微机械结构和驱动电路来保证传感器工作。由于静电驱动力较小，支撑梁刚度较大，传感器的灵敏度难以设计成很大。

现有的振动式微机械电场传感器存在支撑梁刚度大，静电驱动力小，灵敏度小的问题。现有振动式微机械电场传感器中微结构和接口电路复杂，同等驱动电压下，静电驱动力较小，支撑梁的等效刚度较大，谐振结构的振动幅度小，限制了传感器灵敏度的提高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种微机械振动式电场传感器，本实用新型通过一级微机械杠杆对静电驱动力进行放大，通过两级回型梁取代典型直梁，交叉耦合小，传感器的灵敏度能大大提高且结构简单。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本实用新型提出的一种微机械振动式电场传感器，包括玻璃基座、键合在玻璃基座上的结构层、溅射在玻璃基座上的金电极层；其特征在于，所述结构层包括第一至第十锚点区、第一至第四支撑梁、矩形框架结构的质量块、第一至第四固定驱动电容极板、第一力放大杠杆、第二力放大杠杆，所述金电极层包括第一至第八电极；其中，

第一至第八电极均溅射在玻璃基座上，第三电极与第四电极构成差分结构，第一、第五、第六电极位于第三电极的左侧，第二、第七、第八电极位于第三电极的右侧；质量块设置在第三电极与第四电极的正上方且与玻璃基座上表面存有间距，在质量块的前后两侧对称各设置两条支撑梁，各侧的两条支撑梁相对于质量块的横向中心线是对称的，第一至第四支撑梁的外侧分别设有第一至第四锚点区，第五、第七、第八锚点区均位于第三电极的左侧，第六、第九、第十锚点区均位于第三电极的右侧，第一至四支撑梁的一端均与质量块连接，第一支撑梁的另一端与第一锚点区连接、第二支撑梁的另一端与第二锚点区连接，第三支撑梁的另一端与第三锚点区连接、第四支撑梁的另一端与第四锚点区连接；

第一力放大杠杆、第二力放大杠杆对称设置在质量块的左右两侧，第一力放大杠杆的一端与质量块的左侧连接，第一力放大杠杆的另一端与第五锚点区连接，第二力放大杠杆的一端与质量块的右侧连接，第二力放大杠杆的另一端与第六锚点区连接，第一力放大杠杆上附着梳齿且分别与第一、第二固定驱动电容极板形成差分电容对，第一、第二固定驱动电容极板依次通过第七、第八锚点区键合在基座上；第二力放大杠杆上附着梳齿且分别与第三、第四固定驱动电容极板形成差分电容对，第三、第四固定驱动电容极板依次通过第九、第十锚点区键合在基座上；

第一电极与第五锚点区连接，第二电极与第六锚点区连接，第一、第二电极均为质量块提供电气信号接口，第五电极与第七锚点区连接并为第一固定驱动电容极板提供电气信号接口，第六电极与第八锚点区连接并为第二固定驱动电容极板提供电气信号接口，第七电极与第九锚点区连接并为第三固定驱动电容极板提供电气信号接口，第八电极与第十锚点区连接并为第四固定驱动电容极板提供电气信号接口。

作为本实用新型的一种微机械振动式电场传感器进一步优化的方案，所述质量块内均匀分布阻尼孔。

作为本实用新型的一种微机械振动式电场传感器进一步优化的方案，所述第一、第二、第三、第四支撑梁均为两级回型梁。

作为本实用新型的一种微机械振动式电场传感器进一步优化的方案，所述第三电极与第四电极为梳齿结构。

作为本实用新型的一种微机械振动式电场传感器进一步优化的方案，所述质量块为长方形框架结构。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本实用新型提出了一种新型微机械振动式电场传感器，传感器主要包括屏蔽层结构和感应层电极，屏蔽层结构水平方向运动周期的遮盖下面的敏感电极，使得感应电极表面上的感生电荷量发生周期性变化。因而接口电路中产生与外界电场成比例的交变电流；本实用新型对应的微机械电场传感器结构简单，通过一级微机械杠杆对静电驱动力进行放大，通过两级回型梁取代典型直梁，交叉耦合小，提高微机械振动式电场传感器的灵敏度。

附图说明

图1是本实用新型的微机械电场传感器的正面剖面示意图。

图2是本实用新型的微机械电场传感器的工作原理。

图3是本实用新型的微机械电场传感器的总体俯视图。

图4是本实用新型的微机械电场传感器的结构层。

图5是本实用新型的微机械电场传感器的结构层中的支撑梁。

图6是本实用新型的微机械电场传感器的结构层中的力放大杠杆。

图7是本实用新型的微机械电场传感器的电极层。

图中的标记解释为：

1为结构层，2为锚点区，3为金电极层，4为玻璃基座，5为屏蔽层结构，6为驱动梳齿；

A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10依次为结构层中第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十锚点区，K1、K2、K3、K4依次为结构层中第一、二、三、四支撑梁，M为质量块，L1、L2依次为第一、第二力放大杠杆，C11、C12、C21、C22依次为第一、二、三、四固定驱动电容极板；

K101、K102、K103、K104、K105、K106、K107、K108、K109、K110、K111为结构层中第一支撑梁K1包含的第一至十一连接梁，LC11、LC12依次为附着在第一力放大杠杆L1的第一、二电容极板，S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8依次为电极层中第一、二、三、四、五、六、七、八电极。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示是本实用新型的微机械电场传感器的正面剖面示意图，本实用新型的微机械振动式电场传感器包括结构层1、金电极层3、玻璃基座4，锚点区2，其中结构层的材料为掺杂浓硼的晶体硅，电极层为金，基座材料为专门键合的玻璃材料。掺杂的晶体硅材料通过体硅深刻蚀成设计的结构，电极层构图通过溅射形成。为了使活动结构具有可动空间，结构层两面刻蚀，与电极层有一定的空间，结构层结构与基座通过阳极键合结合在一起，结构层和电极层高度根据设计和工艺能力来确定。

如图2所示是本实用新型的微机械电场传感器的工作原理,静电驱动方式具有实现简单，容易与后续信号处理模块集成等特点，广泛应用于微机械电子传感器中。面内振动的微机械电场传感器主要包括屏蔽层结构5、感应层电极和驱动梳齿6，屏蔽层结构水平方向运动周期的遮盖下面的敏感电极，使得感应电极表面上的感生电荷量发生周期性变化。因而接口电路中产生与外界电场成比例的交变电流。这种方式下结构对称性比较好，结构层的厚度对面内振动模态频率不产生影响，微机械加工也比较容易。

感生电流与其他参量关系如下：

$i_s\left(t\right)=\frac{\mathrm{dQ}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\ϵ}\frac{\mathrm{dA}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}E---\left(1\right)$

式(1)中，i_s(t)为感生电流，ε为介电常数，A(t)为电场感应的有效面积，Q(t)为敏感电极差分后感应的电荷量，E为待测量电场强度。设屏蔽层中的活动结构做正弦振动，且垂直运动方向的长度为L，振动幅度为X，则式(1)可以表示为：

式(2)中，ω和分别为屏蔽层中活动结构振动的角频率和相位。电流信号经过I-V转换、放大、滤波等之后，用激励信号作为电场解调的参考信号，经过相关解调和低通滤波后，解调出的电场强度值为：

V₀＝KωXE    (3)

式(3)中的K为电路参数决定的常量，不能任意增大，太大电路就达到输出电压饱和。根据式(3)可知，振动频率ω和振动幅值X以及敏感电极敏感到的电场强度E直接影响了输出信号的大小和测量的准确性。ω和X越大，传感器灵敏度越高。对于谐振梁结构的幅频特性而言，在谐振频率处振动幅度最大，从而能获得最大的电场感应灵敏度。因此，激励电压应该实时跟踪结构谐振频率的变化。

对于屏蔽层的活动结构要求其处在谐振状态，在开环状态下不考虑驱动信号检测反馈静电力、速度反馈电压产生的静电力及调谐活动结构的静电力，活动结构的受力方程可以表示为：

$m\stackrel{\·\·}{x}+c\stackrel{\·}{x}+k_{1}x=\frac{1}{2}\frac{\∂C_d}{\∂x}[{(V_{\mathrm{DC}}+V_{\mathrm{ac}})}^2-{(V_{\mathrm{DC}}+V_{\mathrm{ac}})}^2]=F_d\cos \mathrm{\Ωt}---\left(4\right)$

式(4)中，m为屏蔽层活动结构的质量，c为屏蔽层活动结构的封装后的阻尼系数，k₁为屏蔽层活动结构的振动模态对应的刚度，C_d为驱动梳齿对电容，V_DC和V_ac分别为对应的直流和交流驱动电压，F_d和Ω为对应的静电驱动力大小和角频率，x为屏蔽层活动结构的位移。求解等式(4)得到振动位移的幅度X：

$X=\frac{F_d}{k_1}\frac{1}{\sqrt{{(1-{\left(\frac{\mathrm{\Ω}}{{\mathrm{\ω}}_0}\right)}^2)}^2+}{\left(\frac{\mathrm{\Ω}}{Q{\mathrm{\ω}}_0}\right)}^2}---\left(5\right)$

式(5)中，ω₀为屏蔽层活动结构的固有振动模态频率，Q为品质因数，根据式(5)，要提高传感器的灵敏度，可以增大静电驱动力F_d和减小支撑梁的等效刚度k₁。

本实用新型采用杠杆进行静电驱动力F_d的放大，通过多级梁来减小支撑梁在振动方向的等效刚度k₁，从而提高微机械振动式电场传感器的灵敏度。

一种微机械振动式电场传感器，包括玻璃基座、键合在玻璃基座上的结构层、溅射在玻璃基座上的金电极层；其特征在于，所述结构层包括第一至第十锚点区A1-A10、第一至第四支撑梁K1-K4、矩形框架结构的质量块、第一至第四固定驱动电容极板C11、C12、C21、C22、第一力放大杠杆L1、第二力放大杠杆L2，所述金电极层包括第一至第八电极S1-S8；其中，

第一至第八电极均溅射在玻璃基座上，第三电极与第四电极构成差分结构，第一、第五、第六电极位于第三电极的左侧，第二、第七、第八电极位于第三电极的右侧；质量块设置在第三电极与第四电极的正上方且与玻璃基座上表面存有间距，在质量块的前后两侧对称各设置两条支撑梁，各侧的两条支撑梁相对于质量块的横向中心线是对称的，第一至第四支撑梁的外侧分别设有第一至第四锚点区，第五、第七、第八锚点区均位于第三电极的左侧，第六、第九、第十锚点区均位于第三电极的右侧，第一至四支撑梁的一端均与质量块连接，第一支撑梁的另一端与第一锚点区连接、第二支撑梁的另一端与第二锚点区连接，第三支撑梁的另一端与第三锚点区连接、第四支撑梁的另一端与第四锚点区连接；

第一力放大杠杆、第二力放大杠杆对称设置在质量块的左右两侧，第一力放大杠杆的一端与质量块的左侧连接，第一力放大杠杆的另一端与第五锚点区连接，第二力放大杠杆的一端与质量块的右侧连接，第二力放大杠杆的另一端与第六锚点区连接，第一力放大杠杆上附着梳齿且分别与第一、第二固定驱动电容极板形成差分电容对，第一、第二固定驱动电容极板依次通过第七、第八锚点区键合在基座上；第二力放大杠杆上附着梳齿且分别与第三、第四固定驱动电容极板形成差分电容对，第三、第四固定驱动电容极板依次通过第九、第十锚点区键合在基座上；

第一电极与第五锚点区连接，第二电极与第六锚点区连接，第一、第二电极均为质量块提供电气信号接口，第五电极与第七锚点区连接并为第一固定驱动电容极板提供电气信号接口，第六电极与第八锚点区连接并为第二固定驱动电容极板提供电气信号接口，第七电极与第九锚点区连接并为第三固定驱动电容极板提供电气信号接口，第八电极与第十锚点区连接并为第四固定驱动电容极板提供电气信号接口。

所述质量块内均匀分布阻尼孔。所述第一、第二、第三、第四支撑梁均为两级回型梁。所述第三电极与第四电极为梳齿结构。所述质量块为长方形框架结构。

本实用新型对应的微机械电场传感器包括玻璃基座、掺杂的多晶硅结构层、金电极层，图3-图7仅给出了掺杂的多晶硅结构层和金电极层的构图。

A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10依次为结构层中第一、二、三、四、五、六、七、八、九、十锚点区，K1、K2、K3、K4依次为结构层中第一、二、三、四支撑梁，M为质量块，L1、L2依次为第一、第二力放大杠杆，C11、C12、C21、C22依次为第一、二、三、四固定驱动电容极板；

K101、K102、K103、K104、K105、K106、K107、K108、K109、K110、K111为结构层中第一支撑梁K1包含的第一至十一连接梁，LC11、LC12依次为附着在第一力放大杠杆L1的第一、二电容极板，S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8依次为电极层中第一、二、三、四、五、六、七、八电极。

A1、A2、A3、A4、A5、A6为结构层中不可动部件，C11、C12、C21、C22中大长方形也为锚点区，以示区别，图3、4、5、6中结构层不可动部件为虚线，其他可动部件为实线。

S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8依次为电极层中第一、二、三、四、五、六、七、八电极。为区别于结构层，图3中以虚线表示电极层构图。为区别于不同功能电极，图7中，第三电极为实线，第四电极为短点划线，其他电极均为长点划线。

如图3所示是本实用新型的微机械电场传感器的总体俯视图,本实用新型对应的微机械电场传感器结构层和电极层需要构图，结构层关于中心左右对称，由第一、二、三、四、五、十锚点区A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10，第一、二、三、四支撑梁K1、K2、K3、K4，第一、二力放大杠杆L1、L2，带有阻尼孔的质量块M，第一、二、三、四固定驱动电容极板C11、C12、C21、C22组成。电极层由第一、二、三、四、五、六、七、八电极S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8构成。其中第一电极S1给锚点区A1提供电气信号连接，第二电极S2给锚点区A2提供电气信号连接，S1和S2均可以给支撑梁支撑的质量块接入电信号。第三电极S3、第四电极S4构成差分形式，是感生电流的输出接口。第五、六、七、八电极S5、S6、S7、S8依次给第一、二、三、四固定驱动电容极板C11、C12、C21、C22提供电信号连接。

如图4所示是本实用新型的微机械电场传感器的结构层,本实用新型对应的微机械电场传感器结构层中第一、二、三、四锚点区A1、A2、A3、A4均为长方形，大小相同，关于结构层的中心上下左右对称，第一、二、三、四锚点区A1、A2、A3、A4的长宽可以根据需要调整。结构层的质量块M为长方形，长宽可以根据设计需要调整。为了减小阻尼和实现差分屏蔽下面的电极S3、S4，质量块M内均匀分布镂空的长方形区域，质量块上下左右自对称，镂空长方形数量和长宽可以根据需要调整。第一支撑梁K1、第二支撑梁K2、第三支撑梁K3、第四支撑梁K4均为两级“回”型梁，第一支撑梁K1和第二支撑梁K2关于结构层的中心左右对称，第二支撑梁K2和第三支撑梁K3关于结构层的中心上下对称，第三支撑梁K3和第四支撑梁K4也关于结构层的中心左右对称，第四支撑梁K4和第一支撑梁K1也关于结构层的中心上下对称。第一支撑梁K1连接第一锚点区A1的长边，另一端均连接质量块M水平方向上的正上方边；第二支撑梁K2连接第二锚点区A2的长边，另一端连接质量块M水平方向上的正上方边；第三支撑梁K3连接第三锚点区A3的长边，另一端连接质量块M水平方向上的正下方边；第四支撑梁K4连接第四锚点区A4的长边，另一端连接质量块M水平方向上的正下方边。在第一支撑梁K1、第二支撑梁K2、第三支撑梁K3、第四支撑梁K4的支撑下，质量块M悬空可上下平行移动。

第一支撑梁K1、第二支撑梁K2、第三支撑梁K3、第四支撑梁K4几何结构完全相同，以第一支撑梁K1为例，如图5所示是本实用新型的微机械电场传感器的结构层中的支撑梁，第一支撑梁梁K1由多段连接梁组成，包括第一至十一连接梁K101、K102、K103、K104、K105、K106、K107、K108、K109、K110、K111。K101、K103、K104、K106、K108、K109、K111为垂直方向连接梁，K102、K105、K107、K110为水平方向连接梁。连接梁K102、K105、K107、K110几何尺寸相同，连接梁K103、K104、K108、K109几何尺寸相同，连接梁K102、K105、K107、K110、K103、K104、K108、K109宽度相同，连接梁K103、K104、K108、K109长度小于连接梁K102、K105、K107、K110长度。连接梁K102、K103、K104、K105构成一个“回”型，连接梁K107、K108、K109、K110构成一个“回”型，连接梁K106将两个“回”型连接起来。连接梁K101与第一锚点区A1的长边连接，连接梁K102、K103、K104、K105、K106、K107、K108、K109、K110、K111依次相连，连接梁K111与质量块M水平方向上的正上方边连接。

如图3所示，第一、二力放大杠杆L1、L2关于结构层中心左右对称，几何尺寸相同，以第一力放大杠杆L1为例，如图3和6所示，其由水平长杆L11、垂直长杆L12、附着在垂直长杆L12上的水平极板LC11和LC12组成。第一、二、三、四固定驱动电容极板C11、C12、C21、C22几何尺寸相同，C12和C21关于结构层的中心左右对称，C11和C22也关于结构层的中心左右对称。驱动电容极板均由长方形及附着在长方形上的水平极板构成，其中长方形为锚点区，不可动，用虚线表示以区分可动结构。锚点区的长宽可以根据版图设计需要调整。附着在锚点区上的水平极板几何尺寸、数量及相互间距可以根据传感器灵敏度设计需要调整。第一、第二固定驱动电容极板依次通过第七、第八锚点区键合在基座上，第三、第四固定驱动电容极板依次通过第七、第八锚点区键合在基座上。附着在C11、C12长方形上的水平极板与附着在垂直长杆L12上的水平极板LC11和LC12组成驱动电容对，在驱动电压为带直流偏置的交流电压时，水平极板LC11和LC12能左右移动，带动质量块M左右振动。杠杆L11、L12的长宽均可以根据设计需要调整。在静电驱动力作用下，力放大杠杆L12连接杠杆发生一个小的位移，对应的力放大杠杆L11右边末端连接质量M处会发生一个大的位移，大的位移与小的位移比，称为力放大倍数，L12连接杠杆L11的位置决定了力放大倍数。

如图3和7所示，本实用新型的电极层由第一、二、三、四、五、六、七、八电极S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8构成，其中第一电极S1给锚点区A1提供电气信号连接，第二电极S2给第二锚点区A2提供电气信号连接，S1和S2均可以给支撑梁支撑的质量块接入电信号。第一电极S1和第二S2关于结构层中心投影到电极层的中心左右对称，电极的长宽可以根据需要调整，但第一电极S1必须与第一锚点区A1连接，第二电极S2必须与第二锚点区A2连接。

第三电极S3、第四电极S4构成差分形式，是感生电流的输出接口。在未加驱动电压时，第三电极S3和第四S4均被遮盖相同宽度；在静电力不为0作用下，质量块M必遮蔽一个电极多，一个电极少，对应两个电极的感生电流差值就增大。第三电极S3和第四电极S4均具有相同数量相同尺寸的水平长方形电极，水平长方形电极数量和间距依据质量块M长宽及镂空位置和镂空孔大小来设计。第三电极S3的所有水平长方形电极通过一个垂直长方形电极连在一起，第三电极S3的垂直长方形电极在其水平长方形电极的左边；第四电极S4的所有水平长方形电极也通过一个垂直长方形电极连在一起，第四电极S4的垂直长方形电极在其水平长方形电极的右边；第三电极S3、第四电极S4的垂直长方形电极尺寸相同，可以根据版图设计需要调整长宽。

第五、六、七、八电极S5、S6、S7、S8依次给第一、二、三、四固定驱动电容极板C11、C12、C21、C22提供电信号连接，S5、S6、S7、S8必须依次与固定驱动电容极板C11、C12、C21、C22的固定部件连接，长宽根据版图设计需要可以调整。

工作过程中，第一支撑梁K1、第二支撑梁K2等效为一个弹簧，第三支撑梁K3、第四支撑梁K4等效为另一个弹簧，在两个弹簧的支撑作用下，质量块M悬空。相同的交流偏置电压通过第五至第八电极S5、S6、S7、S8加载到驱动极板C11、C12、C21、C22上，第一电极S1、第二电极S2均接地，质量块M和4个支撑梁电势为0。在静电力作用下，质量块M周期性的屏蔽第三电极S3和第四S4，在第三电极S3和第四S4上产生感应电路，通过接口电路就可以换算得到待测量电场E的大小。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能为此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微机械振动式电场传感器，包括玻璃基座、键合在玻璃基座上的结构层、溅射在玻璃基座上的金电极层；其特征在于，所述结构层包括第一至第十锚点区、第一至第四支撑梁、矩形框架结构的质量块、第一至第四固定驱动电容极板、第一力放大杠杆、第二力放大杠杆，所述金电极层包括第一至第八电极；其中，

第一至第八电极均溅射在玻璃基座上，第三电极与第四电极构成差分结构，第一、第五、第六电极位于第三电极的左侧，第二、第七、第八电极位于第三电极的右侧；质量块设置在第三电极与第四电极的正上方且与玻璃基座上表面存有间距，在质量块的前后两侧对称各设置两条支撑梁，各侧的两条支撑梁相对于质量块的横向中心线是对称的，第一至第四支撑梁的外侧分别设有第一至第四锚点区，第五、第七、第八锚点区均位于第三电极的左侧，第六、第九、第十锚点区均位于第三电极的右侧，第一至四支撑梁的一端均与质量块连接，第一支撑梁的另一端与第一锚点区连接、第二支撑梁的另一端与第二锚点区连接，第三支撑梁的另一端与第三锚点区连接、第四支撑梁的另一端与第四锚点区连接；

第一力放大杠杆、第二力放大杠杆对称设置在质量块的左右两侧，第一力放大杠杆的一端与质量块的左侧连接，第一力放大杠杆的另一端与第五锚点区连接，第二力放大杠杆的一端与质量块的右侧连接，第二力放大杠杆的另一端与第六锚点区连接，第一力放大杠杆上附着梳齿且分别与第一、第二固定驱动电容极板形成差分电容对，第一、第二固定驱动电容极板依次通过第七、第八锚点区键合在基座上；第二力放大杠杆上附着梳齿且分别与第三、第四固定驱动电容极板形成差分电容对，第三、第四固定驱动电容极板依次通过第九、第十锚点区键合在基座上；

第一电极与第五锚点区连接，第二电极与第六锚点区连接，第一、第二电极均为质量块提供电气信号接口，第五电极与第七锚点区连接并为第一固定驱动电容极板提供电气信号接口，第六电极与第八锚点区连接并为第二固定驱动电容极板提供电气信号接口，第七电极与第九锚点区连接并为第三固定驱动电容极板提供电气信号接口，第八电极与第十锚点区连接并为第四固定驱动电容极板提供电气信号接口。

2.根据权利要求1所述的一种微机械振动式电场传感器，其特征在于，所述质量块内均匀分布阻尼孔。

3.根据权利要求1所述的一种微机械振动式电场传感器，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四支撑梁均为两级回型梁。

4.根据权利要求1所述的一种微机械振动式电场传感器，其特征在于，所述第三电极与第四电极为梳齿结构。

5.根据权利要求1所述的一种微机械振动式电场传感器，其特征在于，所述质量块为长方形框架结构。