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申请/专利权人：北京信息科技大学

摘要：本申请涉及电场传感器领域，尤其涉及一种谐振式静电场传感器及电场检测装置。谐振式静电场传感器包括感应电极、敏感结构、绝缘体和基底；感应电极与敏感结构之间的空间位置相对独立，提高感应电极的布置灵活性，可根据实际封装要求和检测精度需求，最大限定的提升传感器的有效感应面积，有利于提升检测精度，提高了电场传感器的分辨力。

主权项：1.一种谐振式静电场传感器，其特征在于，所述谐振式静电场传感器包括感应电极（1）、敏感结构（2）、绝缘体（3）和基底（4）；所述敏感结构（2）和所述绝缘体（3）承载于所述基底（4）上；所述绝缘体（3）的高度高于所述敏感结构（2）的高度，所述绝缘体（3）用于支撑固定所述感应电极（1），使得所述感应电极（1）布设于所述敏感结构（2）上方；所述感应电极（1）与所述敏感结构（2）电连接，用于感测被测电场从而产生感应电荷；所述敏感结构（2）用于基于所述感应电极（1）感测到的所述感应电荷，实现对所述被测电场的电场强度的检测；所述敏感结构（2）包括器件层、绝缘层（28）和衬底层（29）；所述绝缘层（28）布设于所述衬底层（29）上，所述器件层布设于所述绝缘层（28）上；所述器件层包括检测结构和微开关放电机构（22）；所述检测结构与所述感应电极（1）电连接，用于测量感应电极（1）上的电荷，实现对所述被测电场的电场强度的检测；所述微开关放电机构（22）用于在所述检测结构对所述被测电场的电场强度进行检测之前，释放所述感应电极（1）上积累的残余电荷；所述检测结构包括多自由度机械耦合谐振器（21）、驱动电极（23）、扰动电极（24）、调谐电极（25）、检测电极（26）和锚点（27）；所述扰动电极（24）输入端通过导线或导体结构与所述感应电极（1）电连接；所述扰动电极（24）有第一开关触点，在需要释放所述残余电荷时，通过与所述微开关放电机构（22）的第二开关触点相接触，以释放所述残余电荷；所述扰动电极（24）的输出端与所述多自由度机械耦合谐振器（21）距离设定间隙，以形成静电力耦合；所述多自由度机械耦合谐振器（21）包括多个谐振器，且各所述谐振器依次通过弱耦合梁（214）连接；所述驱动电极（23）对称布置在所述多自由度机械耦合谐振器（21）的最外侧两个谐振器的外侧或内侧，用于驱动所述多自由度机械耦合谐振器（21）；所述检测电极（26）布置于所述最外侧两个谐振器的内侧或外侧，检测电极（26）用于检测输出所述最外侧两个谐振器的电压振幅信号；所述调谐电极（25）用于对所述多自由度机械耦合谐振器（21）产生刚度扰动，使其在初始工作条件下达到平衡状态；所述多自由度机械耦合谐振器（21）、所述驱动电极（23）、所述扰动电极（24）、所述调谐电极（25）和所述检测电极（26）均通过若干所述锚点（27）固定；在对所述被测电场进行电场强度检测时，感应电极（1）在被测电场的作用下产生所述感应电荷，所述感应电荷将部分汇集到所述扰动电极（24）的输出端，对多自由度机械耦合谐振器（21）产生刚度扰动，从而产生系统结构失谐；通过所述检测电极（26）检测输出谐振器的振幅变化情况，实现探测电场的目的；所述微开关放电机构（22）采用静电吸合结构，所述静电吸合结构包括固定端和可动端；所述可动端上的锚点焊盘接地，所述固定端上的锚点焊盘外接电压源；所述第二开关触点在所述可动端上；当所述外接电压源通电时，所述固定端上的电压将逐渐升高达到临界值，将带动所述可动端上的所述第二开关触点移动，使得与所述扰动电极（24）的第一开关触点相接触，实现放电。

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百度查询： 北京信息科技大学 一种谐振式静电场传感器及电场检测装置