技术摘要：
本申请公开了一种基于MEMS的振动传感器和振动频率的测量方法，该振动传感器包括MEMS谐振单元阵列、振动检测单元阵列和信号调理电路阵列；MEMS谐振单元阵列中每个MEMS谐振单元用于与待测物体发生谐振，生成振动参数；振动检测单元阵列中每个振动检测单元用于检测MEMS谐  全部
背景技术：
机械振动是日常生活中非常普遍的物理现象，对机械振动的振动频率的检测广泛 的应用于各种工程领域中，例如在设计运载火箭的过程中，检测火箭发动机的燃烧不稳定 形成的推力扰动频率，可防止其与火箭箭体的固有频率接近时产生共振而导致的箭体结构 发生破坏；当在卫星平台上采用光学相机对地进行观测时，测量卫星平台自身的微振动频 率，以避免影响相机分辨率；以及利用摆钟的振动频率特性产生时间基准等。因此，为了更 好的克服振动或利用振动，对振动频率的测量研究十分重要。 现有技术中，一般是通过加速度计在一定时间内以高于待测频率数倍的采样频率 测量物体的加速度数据，并通过对加速度数据进行频率特性分析获得振动频率等测量数 据。 但是，该测量方式是在时域内进行测量，得到的是机械振动的加速度随时间的变 化，若要分析频域振动特性，还需要将测量数据进行数据处理，从而转换为频域，该操作过 程复杂，且测量机械振动的适用范围有限，尤其是在测量微弱振动信号时灵敏度低。
技术实现要素：
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足的至少之一，期望提供一种基于MEMS的振动传 感器和振动频率的测量方法，能够直接测量待测物体的振动频率，并能够对待测物体的微 小振动有更好的响应，其测量灵敏度高。 第一方面，本发明提供了一种基于MEMS的振动传感器，包括：MEMS谐振单元阵列、 振动检测单元阵列和信号调理电路阵列； MEMS谐振单元阵列包括至少一个MEMS谐振单元，振动检测单元阵列中的每个振动 检测单元与每个MEMS谐振单元一一对应，每个谐振检测单元位于MEMS谐振单元的内部；信 号调理电路阵列包括与每个所述谐振检测单元对应的信号调理单元，每个振动检测单元分 别与其对应的MEMS谐振单元、信号调理单元电连接； 每个MEMS谐振单元用于与待测物体发生谐振，生成振动参数； 每个振动检测单元用于检测MEMS谐振单元生成的振动参数，以生成电信号； 每个所述信号调理单元用于接收每个振动检测单元发送的电信号，并对电信号进 行计算分析，以得到待测物体的振动频率。 在其中一个实施例中，每个MEMS谐振单元的固有谐振频率互不相同或间隔不同。 在其中一个实施例中，固有谐振频率是基于MEMS谐振单元内结构部件的结构参数 确定的。 在其中一个实施例中，每个MEMS谐振单元的结构部件包括质量块和弹性支撑架， 4 CN 111579054 A 说　明　书 2/7 页 弹性支撑架呈平面盘旋式结构位于MEMS谐振单元内部，质量块安装于弹性支撑架的上方， 质量块用于与待测物体发生谐振，以产生振动幅度。 在其中一个实施例中，结构参数包括以下至少一项：结构部件的尺寸、材料、形状、 质量。 在其中一个实施例中，振动检测单元位于所述弹性支撑架的底部，振动检测单元 用于检测质量块产生的振动幅值，以生成电信号并发送电信号至与振动检测单元对应的信 号调理单元。 在其中一个实施例中，信号调理单元包括滤波器、放大器和处理器，滤波器的一端 与其对应的振动检测单元电连接，滤波器的另一端与放大器的一端电连接，放大器的另一 端与处理器电连接，滤波器用于对接收的电信号进行滤波，得到滤波后的信号；放大器用于 对滤波后的信号进行放大处理，得到放大后的信号；处理器用于对放大后的信号进行计算 分析，得到待测物体的振动频率。 第二方面，本发明提供了一种振动频率的测量方法，该测量方法是基于MEMS的振 动传感器执行的，MEMS谐振单元阵列包括至少一个MEMS谐振单元，振动检测单元阵列中的 每个振动检测单元与每个MEMS谐振单元一一对应，每个谐振检测单元位于MEMS谐振单元的 内部；信号调理电路阵列包括与每个谐振检测单元对应的信号调理单元，每个振动检测单 元分别与其对应的MEMS谐振单元、信号调理单元电连接；该方法包括： MEMS谐振单元阵列与待测物体发生谐振，生成振动参数； 振动检测单元阵列对振动参数进行检测，确定电信号； 信号调理电路阵列对电信号进行计算分析，得到待测物体的振动频率。 综上所述，本申请提供的基于MEMS的振动传感器，包括MEMS谐振单元阵列、振动检 测单元阵列和信号调理电路阵列，振动检测单元阵列中的每个振动检测单元位于MEMS谐振 单元阵列中每个MEMS谐振单元的内部，每个振动检测单元分别与对应的每个MEMS谐振单 元、信号调理电路阵列中的信号调理单元电连接，MEMS谐振单元阵列包括至少一个MEMS谐 振单元，MEMS谐振单元用于与待测物体发生谐振生成振动参数，振动检测单元用于检测 MEMS谐振单元生成的振动参数，以生成电信号，信号调理单元用于接收每个振动检测单元 发送的电信号，并对该电信号进行分析以确定待测物体的振动频率。该基于MEMS的振动传 感器能够直接通过MEMS谐振单元阵列、振动检测单元阵列和信号调理电路阵列测量待测物 体的振动频率，其测量操作过程简单，且通过MEMS谐振单元阵列中的不同MEMS谐振单元与 待测物体产生谐振的方式测量待测物体的振动频率，能够对待测物体的微小振动有更好的 响应，测量灵敏度高，且该基于MEMS的振动传感器尺寸小，能够方便安装于系统中。 本申请提供的振动频率测量方法，MEMS谐振单元阵列与待测物体发生谐振生成振 动参数，并通过振动检测单元阵列对振动参数进行检测，确定电信号，以及通过信号调理电 路阵列对电信号进行分析，确定待测物体的振动频率。该方法能够通过振动检测单元阵列 中的振动检测单元检测MEMS谐振单元阵列中每个MEMS谐振单元产生的振动参数，从而得到 电信号，并使用信号调理电路阵列对电信号进行分析，进而获取到被测物体的振动频率，该 操作方法简单，且对微小振动的测量灵敏度高。 5 CN 111579054 A 说　明　书 3/7 页 附图说明 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它 特征、目的和优点将会变得更明显： 图1为本发明实施例提供的基于MEMS的振动传感器的结构示意图； 图2为本发明实施例提供的基于MEMS谐振单元和对应的振动检测单元的结构示意 图； 图3为本发明实施例提供的基于MEMS的振动传感器俯视的结构示意图； 图4为本发明实施例提供的基于MEMS的振动传感器剖面的结构示意图； 图5为本发明实施例提供的基于MEMS的振动传感器的结构示意图； 图6为本发明一个实施例提供的振动频率的测量方法流程示意图； 图7为本发明一个实施例提供的振动频率的结构示意图； 附图标记说明： 10-MEMS谐振单元阵列；11-MEMS谐振单元；20-振动检测单元阵列；21-振动检测单 元；30-信号调理电路阵列；110-质量块；111-弹性支撑架；301-滤波器；302-放大器；303-处 理器。