G - Physics – 01 – B
Patent
G - Physics
01
B
G01B 7/16 (2006.01) G01L 1/18 (2006.01) G01L 9/00 (2006.01) G01L 9/08 (2006.01) G01P 15/08 (2006.01)
Patent
CA 2171188
A resonant strain gauge includes a beam attached at both ends to a substrate. A cover cooperating with the substrate encloses the beam within a sealed vacuum chamber. A first bias electrode is formed on the cover and a second bias electrode is formed on the substrate directly beneath and spaced apart from the beam. The first and second electrodes are biased at constant voltage levels of equal magnitude and opposite polarity. A drive electrode is formed on the beam at one end of the beam. A piezoresistor is formed on the other end of the beam. A shield electrode is located between the drive electrode and the piezoresistor. The drive electrode, ordinarily biased at ground, is selectively charged by applying an oscillating drive voltage to cause mechanical oscillation of the beam. The piezoresistor detects the position of the beam. Beneficially, the piezoresistor detects the position of the beam with the use of a linear force applied to the drive electrode and with minimal impact from parasitic capacitance.
Une jauge de contrainte résonante comprend un substrat de silicium, une flèche de flexion en polysilicium fixée aux deux extrémités du substrat, et un couvercle rigide en polysilicium coopérant avec le substrat pour enfermer la flèche de flexion dans une chambre à vide scellée. Une électrode de polarisation supérieure est formée sur le couvercle et une électrode de polarisation inférieure est formée sur le substrat directement en-dessous de la flèche de flexion et espacée par rapport à cette dernière. Une électrode d'attaque est formée dans la flèche ou sur la flèche, centrée entre les électrodes de polarisation supérieure et inférieure, transversalement par rapport à la direction d'allongement de la flèche. Les électrodes supérieure et inférieure sont polarisées à des niveaux de tension constants, d'intensité identique et de polarité opposée. L'électrode d'attaque, généralement polarisée à la terre, est chargée sélectivement en appliquant une tension d'attaque oscillatoire afin de provoquer l'oscillation mécanique de la flèche. Un élément de piézorésistance, formé sur la flèche, détecte l'oscillation de la flèche et fournit un signal d'entrée d'indication de position au circuit oscillateur qui excite la flèche. La flèche tend à osciller à sa fréquence de résonance naturelle. La piézorésistance fournit ainsi la fréquence de résonance naturelle au circuit oscillateur, ajustant la fréquence du signal d'attaque de la flèche pour la faire coïncider avec la fréquence de résonance naturelle. Une électrode de protection peut être formée sur la flèche de flexion entre la piézorésistance et l'électrode d'attaque pour assurer une protection contre les capacitances parasites. Dans d'autres modes de réalisation, le signal d'attaque est appliqué à l'une des électrodes de polarisation pour faire osciller la flèche, puis l'oscillation de la flèche est détectée de manière capacitive.
Burns David William
Zook James David
Honeywell Inc.
Smart & Biggar
LandOfFree
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