两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器的制作方法

本发明涉及微机电系统和微惯性器件测量领域，特别是涉及两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器。

背景技术：

仿生毛发微传感器是一种新型的mems传感器。毛发式传感器通过模仿自然界生物毛发的结构，通过仿生学原理，能实现对流速，加速度，温度等多种物理量的检测，是一种具有极大发展潜力的仿生传感器。毛发传感器具有较大的表面积与体积比，能与外界环境有效作用；毛发结构和材料易于修改，能提供多种机械性能；另外，毛发传感器也具有体积小，灵敏度高，动态范围大，抗干扰能力强等优点。

近年来,国内外有多家机构对仿生毛发微传感器进行了研究。例如密歇根大学安娜堡分校的najafi教授的研究团队2012年研制了一种基于液压放大的仿生毛发传感器。该传感器创新地采用了一种微型液压结构，通过竖立在上层薄膜上的毛发结构来敏感外部流速。传感器采用电容敏感结构，通过检测由于毛发受力导致薄膜形变引起的电容的容值变化来实现对外部输入的敏感。但是，目前大部分机构研发的毛发传感器是流速传感器，只能实现对流速的测量，功能单一,并且现有的流速传感器测量精度不高，实用性较差。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种基于两级杠杆放大原理的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器。通过检测传感器内部谐振器的谐振频率变化实现对流速和加速度的敏感。传感器结构对称布置，采用信号差分检测，频率数字信号输出，具有灵敏度高、动态范围大、抗共模干扰能力强的优点，为达此目的，本发明提供两级杠杆放大的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器，包括上层毛发结构，中层硅微传感器结构以及下层玻璃衬底和信号引线，所述上层毛发结构底部固定在中层硅微传感器结构上，所述中层硅微传感器结构键合在下层玻璃衬底上，所述中层硅微传感器结构具体由底座质量块，旋转中心，四组摆动抑制结构，两个杠杆机构，两个双端固定音叉谐振器子结构组成，毛发位于底座质量块上端平面处，旋转中心位于底座质量块下端底部，四组摆动抑制结构分别布置在底座质量块右上，左上，左下，右下四个顶点处，所述底座质量块内部放置左右对称的两个杠杆机构及两个双端固定音叉谐振器子结构，所述底座质量块下端设置一根底座输出端短直梁，所述底座质量块通过底座输出端短直梁与两个杠杆机构相连，两个杠杆机构分别与两个双端固定音叉谐振器子结构相连，所述中层硅微传感器结构包含两级杠杆力放大机构，所述上层毛发，底座质量块，旋转中心和底座输出端短直梁构成第一级杠杆力放大机构，两个杠杆机构为第二级杠杆力放大机构，两个双端固定音叉谐振器子结构在受到两级杠杆力放大机构放大的力之后，其谐振器固有频率发生改变。

进一步的，所述上层毛发结构通过加工工艺直接加工或采用组装工艺粘合在硅微传感器结构上。

进一步的，所述旋转中心由八根l型弹性梁和中心锚点组成。所述l型弹性梁的一端与底座质量块相连，另一端与中心锚点相连，所述四组摆动抑制结构布置在底座质量块右上，左上，左下，右下四个顶点处，四组摆动抑制结构分别为第一摆动抑制结构、第二摆动抑制结构、第三摆动抑制结构和第四摆动抑制结构，所述摆动抑制结构由两根u型摆动抑制弹性梁和一个固定锚点组成，u型摆动抑制弹性梁的一端与底座质量块相连，另一端与固定锚点相连。

进一步的，所述中层硅微传感器结构底座质量块内部放置左右对称的两个杠杆机构，两个杠杆机构分别为第一杠杆机构和第二杠杆机构，所述杠杆机构包括杠杆主体横梁，输入端直梁，支点锚点和两个短直梁分别为短直梁一和短直梁二，所述杠杆主体横梁通过输入端直梁和底座输出端短直梁连接；通过短直梁一与固定在玻璃衬底上的支点锚点相连，通过短直梁二与输出端双端固定音叉谐振器的一端直梁相连接。

进一步的，所述中层硅微传感器结构底座质量块内部放置左右对称的两个双端固定音叉谐振器子结构，且两个双端固定音叉谐振器子结构分别与两个杠杆机构相连，两个双端固定音叉谐振器子结构分别为第一双端固定音叉谐振器子结构和第二双端固定音叉谐振器子结构，所述双端固定音叉谐振器子结构由两根平行的音叉谐振梁，两根连接音叉谐振梁的直梁，梳齿架一，梳齿架二，活动梳齿，短直梁，固定梳齿和固定锚点构成，两个梳齿架分别设于两根音叉梁的外侧，所述活动梳齿设于两个梳齿架上，并且在梳齿架两侧对称间隔分布，所述固定梳齿包括3个驱动固定梳齿和3个驱动反馈固定梳齿，3个驱动固定梳齿分别通过对应固定锚点键合在玻璃衬底上，且在梳齿架一外侧、梳齿架二内侧与活动梳齿对插，形成驱动机构，3个驱动反馈固定梳齿分别通过对应固定锚点键合在玻璃衬底上，且在梳齿架一内侧、梳齿架二外侧与活动梳齿对插，组成驱动反馈机构，所述短直梁连接直梁和对应固定锚点。

进一步的，所述玻璃衬底包括电极，硅-玻璃键合点和信号引线，所述电极包括公共地电极，载波输入电极，驱动输入电极，驱动反馈输出电极，所述硅-玻璃键合点通过信号引线与对应电极相连接。

进一步的，所述双端固定音叉谐振器的驱动和驱动反馈结构分别采用梳齿式电容驱动和梳齿式电容检测方式。

进一步的，当毛发受到x轴加速度或者外界流体作用时，毛发带动底座质量块绕着旋转中心和y轴轴线偏转一定角度。第一级杠杆力放大机构的输出端的转动力矩作用在第二级杠杆力放大机构的输入端，第二级杠杆力放大机构的输出端接双端固定音叉谐振器的直梁。毛发受到x轴方向的外界加速度作用所产生的惯性力或者受到外界流速作用所产生的拖曳力经过两级杠杆力放大机构的放大后，作用在双端固定音叉谐振器轴向方向。双端固定音叉谐振器受到轴向外力作用时，其固有频率发生变化。当其受到的外力越大时，固有频率相应变化越大。

进一步的，当毛发受到x轴加速度或者外界流体作用时，双端固定音叉谐振器固有谐振频率发生改变。通过在驱动梳齿所连接的固定电极上施加带有直流偏置的交流驱动电压，双端固定音叉谐振器的两根谐振梁将沿y轴做简谐振动。通过驱动反馈梳齿的固定电极测量谐振梁当前的振动频率和幅值信号，并反馈给控制系统，实现传感器的闭环控制，实现谐振梁固有频率的测量，并由此实现对外界加速度和流速的敏感。

进一步的，通过将已进行密封封装处理的传感器和未进行密封封装处理的传感器集成为传感器阵列。已进行密封封装处理的传感器只受到加速度的影响，未进行密封封装处理的传感器同时受到加速度和外界流速的影响，由此可以实现对流速和加速度的区分检测。

本发明有益效果如下：

(1)该谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器输出信号为频率数字信号，有利于外部控制电路数字化，具有灵敏度高、动态范围大、抗干扰能力强的优点。

(2)通过采用第一级杠杆力放大机构和第二级杠杆力放大机构实现对外界加速度产生的惯性力和流体作用力的放大作用，提高了传感器信号检测灵敏度。

(3)旋转中心l型弹性梁将传感器底座质量块固定于中心锚点上，并悬于底座上方。在旋转运动的切线方向上，弹性梁的刚度较低，底座质量块得以顺利地实现旋转从而实现第一级杠杆力放大。

(4)在传感器底座质量块的四周顶点处布置四组摆动抑制弹性梁。摆动抑制弹性梁采用u型摆动抑制弹性梁，其在x轴方向刚度较小，对传感器结构的旋转动作影响轻微，但在z轴方向刚度很大，可以有效抑制传感器在z轴方向上的摆动运动。

(5)采用两个完全相同的双端固定音叉谐振器实现差分检测。外界输入信号作用时，一侧谐振器的固有谐振频率升高，另一侧谐振器的固有谐振频率降低，通过测量固有谐振频率的差动变化，可以得到输入流速或加速度的大小。输入信号的差分检测方式一方面可以提高机械灵敏度，另一方面可以消除外部输入以及内部残余应力带来的共模干扰的影响。

附图说明

图1为本发明的结构整体示意图；

图2为本发明的正面结构示意图；

图3为本发明的旋转中心示意图；

图4为本发明的摆动抑制结构示意图；

图5为本发明的杠杆机构和谐振器子结构示意图；

图6为本发明的下层玻璃衬底上的信号引线示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种基于两级杠杆放大原理的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器。通过检测传感器内部谐振器的谐振频率变化实现对流速和加速度的敏感。传感器结构对称布置，采用信号差分检测，频率数字信号输出，具有灵敏度高、动态范围大、抗共模干扰能力强的优点。

如图1所示，本发明一种用于流速、加速度敏感的谐振式仿生毛发传感器，用于测量x轴方向输入的加速度和外界流速，由三部分构成：上层为硅材料、合金材料或聚合物材料毛发1，中层为使用单晶硅片制作的硅微传感器结构，下层为玻璃衬底3。上层毛发结构1通过微加工工艺直接加工或采用微组装工艺粘合在硅微传感器结构上，所述中层硅微传感器结构键合在下层玻璃衬底3上。所述下层玻璃衬底上设有键合点、信号引线和电极，下层玻璃衬底的键合点通过对应的信号引线与电极相连接。

如图2所示，中层硅微传感器结构由底座质量块2，旋转中心4，四组摆动抑制结构分别为第一摆动抑制结构5-1、第二摆动抑制结构5-2、第三摆动抑制结构5-3、第四摆动抑制结构5-4，两个杠杆机构分别为第一杠杆机构6-1、第二杠杆机构6-2，两个双端固定音叉谐振器子结构分别为第一双端固定音叉谐振器子结构7-1、第二双端固定音叉谐振器子结构7-2组成。旋转中心4位于底座质量块下端底部，四组摆动抑制结构分别布置在底座质量块右上，左上，左下，右下四个顶点处。底座质量块2内部放置左右对称的两个杠杆机构及两个双端固定音叉谐振器子结构。底座质量块2下端设置一根底座输出端短直梁2-1，底座质量块2通过底座输出端短直梁2-1与两个杠杆机构的输入端相连，两个杠杆机构的输出端分别与两个双端固定音叉谐振器子结构相连。

本发明旋转中心4由八根l型弹性梁分别为第一l型弹性梁4-1、第二l型弹性梁4-2、第三l型弹性梁4-3、第四l型弹性梁4-4、第五l型弹性梁4-5、第六l型弹性梁4-6、第七l型弹性梁4-7、第八l型弹性梁4-8和中心锚点4-9组成，如图3所示。l型弹性梁两根为一组，每组两根弹性梁背向分布。四组弹性梁呈90度分布在中心锚点上下左右四周，l型弹性梁的一端连接底座质量块2，另一端连接中心锚点4-9。

本发明四组摆动抑制结构布置在底座质量块2的右上，左上，左下，右下四个顶点处。具体以第一摆动抑制结构5-1为例，如图4所示。第一摆动抑制结构5-1由第一摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁一5-1a、第一摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁二5-1b和一个第一摆动抑制结构固定锚点5-1c组成。第一摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁一5-1a、第一摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁二5-1b的一端与底座质量块2相连接，另一端与第一摆动抑制结构固定锚点5-1c相连接。第二摆动抑制结构5-2由第二摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁一5-2a、第二摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁二5-2b和一个第二摆动抑制结构固定锚点5-2c组成。第二摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁一5-2a、第二摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁二5-2b的一端与底座质量块2相连接，另一端与第二摆动抑制结构固定锚点5-2c相连接。第三摆动抑制结构5-3由第三摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁一5-3a、第三摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁二5-3b和一个第三摆动抑制结构固定锚点5-3c组成。第三摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁一5-3a、第三摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁二5-3b的一端与底座质量块2相连接，另一端与第三摆动抑制结构固定锚点5-3c相连接。第四摆动抑制结构5-4由第四摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁一5-4a、第四摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁二5-4b和一个第四摆动抑制结构固定锚点5-4c组成。第四摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁一5-4a、第四摆动抑制结构u型摆动抑制弹性梁二5-4b的一端与底座质量块2相连接，另一端与第四摆动抑制结构固定锚点5-4c相连接。

本发明杠杆机构第一杠杆机构6-1、第二杠杆机构6-2和双端固定音叉谐振器子结构第一双端固定音叉谐振器子结构7-1、第二双端固定音叉谐振器子结构7-2，如图5所示。底座质量块内部放置左右对称的两个杠杆机构及两个双端固定音叉谐振器子结构，底座质量块2在内部布置底座输出端短直梁2-1。第一杠杆机构6-1、第二杠杆机构6-2的输入端与底座输出端短直梁2-1相连接，第一杠杆机构6-1、第二杠杆机构6-2的输出端分别与第一双端固定音叉谐振器子结构7-1、第二双端固定音叉谐振器子结构7-2相连接。

第一杠杆机构6-1包括第一杠杆机构杠杆主体横梁6-1a，第一杠杆机构输入端直梁6-1b，第一杠杆机构支点锚点6-1c、第一杠杆机构支点短直梁6-1d和第一杠杆机构输出端短直梁6-1e。第一杠杆机构杠杆主体横梁6-1a通过第一杠杆机构输入端直梁6-1b和底座输出端短直梁2-1连接；通过第一杠杆机构支点短直梁6-1d与键合在玻璃衬底上的第一杠杆机构支点锚点6-1c相连，通过第一杠杆机构输出端短直梁6-1e与连接第一音叉谐振梁的直梁一7-1c相连接。第二杠杆机构6-2包括第二杠杆机构杠杆主体横梁6-2a，第二杠杆机构输入端直梁6-2b，第二杠杆机构支点锚点6-2c、第二杠杆机构支点短直梁6-2d和第二杠杆机构输出端短直梁6-2e。第二杠杆机构杠杆主体横梁6-2a通过第二杠杆机构输入端直梁6-2b和底座输出端短直梁2-1连接；通过第二杠杆机构支点短直梁6-2d与键合在玻璃衬底上的第二杠杆机构支点锚点6-2c相连，通过第二杠杆机构输出端短直梁6-2e与连接第二音叉谐振梁的直梁一7-2c相连接。第二杠杆机构与第一杠杆机构实施方式完全相同，且左右对称分布于底座质量块内部。

第一双端固定音叉谐振器子结构7-1由两根平行的第一音叉谐振梁一7-1a、第一音叉谐振梁二7-1b，连接第一音叉谐振梁的直梁一7-1c、连接第一音叉谐振梁的直梁二7-1d，第一梳齿架一7-1e、第一梳齿架二7-1f，第一活动梳齿7-1g，第一短直梁7-1h，第一固定梳齿8-1和第二固定锚点9-1构成。所述第一梳齿架一7-1e、第一梳齿架二7-1f分别设于两根第一音叉谐振梁一7-1a、第一音叉谐振梁二7-1b的外侧，所述第一活动梳齿7-1g设于第一梳齿架一7-1e、第一梳齿架二7-1f上，并且在梳齿架两侧对称间隔分布。所述第一固定梳齿8-1包括第一驱动固定梳齿一8-1a、第一驱动固定梳齿二8-1b、第一驱动固定梳齿三8-1c和第一驱动反馈固定梳齿一8-1d、第一驱动反馈固定梳齿二8-1e、第一驱动反馈固定梳齿三8-1f。所述第一驱动固定梳齿一8-1a、第一驱动固定梳齿二8-1b、第一驱动固定梳齿三8-1c分别通过第一驱动固定锚点一9-1a、第一驱动固定锚点二9-1b、第一驱动固定锚点三9-1c键合在玻璃衬底上，且在第一梳齿架一7-1e外侧、第一梳齿架二7-1f内侧与第一活动梳齿7-1g对插，形成驱动机构。所述第一驱动反馈固定梳齿一8-1d、第一驱动反馈固定梳齿二8-1e、第一驱动反馈固定梳齿三8-1f分别通过第一驱动反馈固定锚点一9-1d、第一驱动反馈固定锚点二9-1e、第一驱动反馈固定锚点三9-1f键合在玻璃衬底上，且与第一梳齿架一7-1e内侧、第一梳齿架二7-1f外侧的第一活动梳齿7-1g对插，组成驱动反馈机构。连接第一音叉谐振梁的直梁二7-1d和第一音叉谐振器固定锚点9-1g通过第一短直梁7-1h相连接。第二双端固定音叉谐振器子结构7-2与第一双端固定音叉谐振器子结构7-1实施方式相同，且左右对称分布在底座质量块内部。

双端固定音叉谐振器子结构7-2由两根平行的第二音叉谐振梁一7-2a、第二音叉谐振梁二7-2b，连接第二音叉谐振梁的直梁一7-2c、连接第二音叉谐振梁的直梁二7-2d，第二梳齿架一7-2e、第二梳齿架二7-2f，第二活动梳齿7-2g，、第二短直梁7-2h，第二固定梳齿8-2和第二固定锚点9-2构成。所述第二梳齿架一7-2e、第二梳齿架二7-2f分别设于两根第一音叉谐振梁一7-1a、第一音叉谐振梁二7-1b的外侧，所述第二活动梳齿7-2g设于第二梳齿架一7-2e、第二梳齿架二7-2f上，并且在梳齿架两侧对称间隔分布。所述第二固定梳齿8-2包括第二驱动固定梳齿一8-2a、第二驱动固定梳齿二8-2b、第二驱动固定梳齿三8-2c和第二驱动反馈固定梳齿一8-2d、第二驱动反馈固定梳齿二8-2e、第二驱动反馈固定梳齿三8-2f。所述第二驱动固定梳齿一8-2a、第二驱动固定梳齿二8-2b、第二驱动固定梳齿三8-2c分别通过第二驱动固定锚点一9-2a、第二驱动固定锚点二9-2b、第二驱动固定锚点三9-2c键合在玻璃衬底上，且在第二梳齿架一7-2e外侧、第二梳齿架二7-2f内侧与第二活动梳齿7-2g对插，形成驱动机构。所述第二驱动反馈固定梳齿一8-2d、第二驱动反馈固定梳齿二8-2e、第二驱动反馈固定梳齿三8-2f分别通过第二驱动反馈固定锚点一9-2d、第二驱动反馈固定锚点二9-2e、第二驱动反馈固定锚点三9-2f键合在玻璃衬底上，且与第二梳齿架一7-2e内侧、第二梳齿架二7-2f外侧的第二活动梳齿7-2g对插，组成驱动反馈机构。连接第二音叉谐振梁的直梁二7-2d和第二音叉谐振器固定锚点9-2g通过第二短直梁7-2h相连接。第二双端固定音叉谐振器子结构7-2与第一双端固定音叉谐振器子结构7-1实施方式相同，且左右对称分布在底座质量块内部。

本发明玻璃衬底如图6所示，包括电极，硅-玻璃键合点和信号引线。电极包括第一公共地电极10-1a、第二公共地电极10-2a，第一载波输入电极10-1b、第二载波输入电极10-2b，第一驱动输入电极10-1c、第二驱动输入电极10-1d、第三驱动输入电极10-2c、第四驱动输入电极10-2d，第一驱动反馈输出电极10-1e、第二驱动反馈输出电极10-1f、第三驱动反馈输出电极10-2e、第四驱动反馈输出电极10-2f。

硅-玻璃键合点包括旋转中心锚点键合点11-1，第一摆动抑制结构锚点键合点12-1、第二摆动抑制结构锚点键合点12-2、第三摆动抑制结构锚点键合点12-3、第四摆动抑制结构锚点键合点12-4，第一杠杆机构支点锚点键合点13-1、第二杠杆机构支点锚点键合点13-2，第一驱动梳齿锚点键合点一14-1a、第一驱动梳齿锚点键合点二14-1b、第一驱动梳齿锚点键合点三14-1c、第二驱动梳齿锚点键合点一14-2a、第二驱动梳齿锚点键合点二14-2b、第二驱动梳齿锚点键合点三14-2c，第一驱动反馈梳齿锚点键合点一15-1a、第一驱动反馈梳齿锚点键合点二15-1b、第一驱动反馈梳齿锚点键合点三15-1c、第二驱动反馈梳齿锚点键合点一15-2a、第二驱动反馈梳齿锚点键合点二15-2b、第二驱动反馈梳齿锚点键合点三15-2c，第一音叉谐振器固定锚点键合点16-1、第二音叉谐振器固定锚点键合点16-2和公共地键合点17。

中层硅微传感器结构固定锚点：旋转中心锚点4-9、第一摆动抑制结构固定锚点5-1c、第二摆动抑制结构固定锚点5-2c、第三摆动抑制结构固定锚点5-3c、第四摆动抑制结构固定锚点5-4c、第一杠杆机构支点锚点6-1c、第二杠杆机构支点锚点6-2c、第一驱动固定锚点一9-1a、第一驱动固定锚点二9-1b、第一驱动固定锚点三9-1c、第二驱动固定锚点一9-2a、第二驱动固定锚点二9-2b、第二驱动固定锚点三9-2c、第一驱动反馈固定锚点一9-1d、第一驱动反馈固定锚点二9-1e、第一驱动反馈固定锚点三9-1f、第二驱动反馈固定锚点一9-2d、第二驱动反馈固定锚点二9-2e、第二驱动反馈固定锚点三9-2f、第一音叉谐振器固定锚点9-1g、第二音叉谐振器固定锚点9-2g分别与下层玻璃衬底的对应键合点:旋转中心锚点键合点11-1、第一摆动抑制结构锚点键合点12-1、第二摆动抑制结构锚点键合点12-2、第三摆动抑制结构锚点键合点12-3、第四摆动抑制结构锚点键合点12-4、第一杠杆机构支点锚点键合点13-1、第二杠杆机构支点锚点键合点13-2、第一驱动梳齿锚点键合点一14-1a、第一驱动梳齿锚点键合点二14-1b、第一驱动梳齿锚点键合点三14-1c、第二驱动梳齿锚点键合点一14-2a、第二驱动梳齿锚点键合点二14-2b、第二驱动梳齿锚点键合点三14-2c、第一驱动反馈梳齿锚点键合点一15-1a、第一驱动反馈梳齿锚点键合点二15-1b、第一驱动反馈梳齿锚点键合点三15-1c、第二驱动反馈梳齿锚点键合点一15-2a、第二驱动反馈梳齿锚点键合点二15-2b、第二驱动反馈梳齿锚点键合点三15-2c、第一音叉谐振器固定锚点键合点16-1、第二音叉谐振器固定锚点键合点16-2相连接。

第一公共地电极10-1a、第二公共地电极10-2a通过信号引线与外围公共地键合点17连接。第一载波输入电极10-1b、第二载波输入电极10-2b通过信号引线与第一摆动抑制结构锚点键合点12-1、第二摆动抑制结构锚点键合点12-2、第三摆动抑制结构锚点键合点12-3、第四摆动抑制结构锚点键合点12-4，第一杠杆支点锚点键合点13-1、第二杠杆支点锚点键合点13-2以及第一谐振器固定锚点键合点16-1、第二谐振器固定锚点键合点16-2连接。第一驱动输入电极10-1c通过信号引线与第一驱动梳齿锚点键合点一14-1a连接；第二驱动输入电极10-1d通过信号引线与第一驱动梳齿锚点键合点二14-1b、第一驱动梳齿锚点键合点三14-1c连接；第三驱动输入电极10-2c通过信号引线与第二驱动梳齿锚点键合点一14-2a连接；第四驱动输入电极10-2d通过信号引线与第二驱动梳齿锚点键合点二14-2b、第二驱动梳齿锚点键合点三14-2c连接。第一驱动反馈输出电极10-1e通过信号引线与第一驱动反馈梳齿锚点键合点一15-1a、第一驱动反馈梳齿锚点键合点二15-1b连接；第二驱动反馈输出电极10-1f通过信号引线与第一驱动反馈梳齿锚点键合点三15-1c连接；第三驱动反馈输出电极10-2e通过信号引线与第二驱动反馈梳齿锚点键合点一15-2a、第二驱动反馈梳齿锚点键合点二15-2b连接；第四驱动反馈输出电极10-2f通过信号引线与第二驱动反馈梳齿锚点键合点三15-2c连接。

本发明一种基于两级杠杆放大原理的谐振式仿生毛发流速、加速度微传感器，在驱动输入电极上施加带有直流偏置的交流驱动电压，产生交变的单边静电驱动力。以第一双端固定音叉谐振器子结构6-1为例,两根平行的音叉谐振梁沿y轴同频反相简谐振动。通过驱动反馈输出电极把简谐振动信号提取出来后，通过控制环节反馈给驱动输入电压，形成闭环自激控制系统。该系统交流驱动信号的频率将稳定在谐振梁的固有谐振频率上。

当毛发受到x轴加速度或者外界流体作用时，毛发带动底座质量块绕着y轴轴线偏转一定角度。第一级杠杆力放大机构的输出端的转动力矩作用在第二级杠杆力放大机构的输入端，第二级杠杆力放大机构的输出端接双端固定音叉谐振器的直梁。毛发受到x轴加速度或者外界流体作用力经过两级杠杆力放大机构的放大后，作用在双端固定音叉谐振器轴向方向。双端固定音叉谐振器受到轴向外力作用时，其固有频率发生变化。当其受到的外力越大时，固有频率相应变化越大，其固有频率表达式如下：

其中f0是谐振梁不受外力时的固有频率，f是谐振器一端受到的外力，l是谐振梁长度，e是杨氏模量，i是谐振梁惯性矩。

进一步的，当毛发受到x轴加速度或者外界流体作用时，双端固定音叉谐振器固有谐振频率发生改变。通过在驱动梳齿所连接的固定电极上施加带有直流偏置的交流驱动电压，双端固定音叉谐振器的两根谐振梁将沿y轴做简谐振动。通过检测梳齿的固定电极测量谐振梁当前的振动频率和幅值信号，并反馈给控制系统，实现传感器的闭环控制，由此实现谐振梁固有频率的测量，并由此实现对外界加速度和流速的敏感。

驱动方法具体采用梳齿电容单边驱动方式，在任意一侧的驱动固定梳齿上施加带有直流偏置的交流驱动电压，驱动梳齿在y轴振动方向上受到的静电力为：

其中n为活动梳齿个数，ε是介电常数，h是梳齿厚度，d是固定梳齿和活动梳齿之间的间距。单边驱动只有基频项提供有效驱动力。要消除二倍频的影响,必须使得vd＞＞va，通常va＜0.1vd。

检测方法具体采用梳齿电容单边检测方式。两根谐振梁反相振动，引起的两侧驱动反馈梳齿的电容变化量：

其中n为活动梳齿个数，ε是介电常数，h是梳齿厚度，d是固定梳齿和活动梳齿之间的间距。δy是谐振梁或者活动梳齿在y轴方向上的简谐位移。通过检测电容差δc就可以检测到谐振梁振动位移和简谐振动频率，从而测得输入流速或加速度的大小。另外基于所设计的第二级杠杆力放大结构，两个对称分布的谐振器子结构的受力方式不一样，当毛发受到x轴正方向流速或加速度影响时，左端谐振器与杠杆连接端受压力，右端谐振器与杠杆连接端受拉力，导致两个双端固定音叉谐振器的谐振频率，一个升高，一个降低，从而实现了对输入信号的差分检测，提高了信号检测的灵敏度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。