CN109142786A - 一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，该加速度计装置主要由顶层隧道磁阻传感器元件检测结构、中间层硅微机械结构、底层布有电极的玻璃衬底结构构成。顶层结构和中间层结构通过锚点键合在底层结构之上,从而构成统一整体。中间层外部质量块在外界输入加速度的作用下运动，带动内部质量块和磁片的扭摆。通过顶层隧道磁阻传感器检测磁片形成磁场的变化反应外界输入加速度的变化。本发明提出的隧道磁阻微加速度计装置结构简单、易于加工，具有线性度好、灵敏度高、检测精度高、测量量程宽等诸多优点。

Description

一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置

技术领域

本发明涉及微机电***(MEMS)和微惯性导航的测量仪表技术领域，具体涉及到一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置。

背景技术：

隧道磁阻效应是一种微观量子力学效应。量子力学的隧道效应就是指粒子穿过势垒并出现在经典力学禁阻区域的过程。当一个电子通过由金属层绝缘层金属层构成的三明治薄膜,绝缘层就形成一个势垒很高的势阱。电子隧穿过该绝缘层的几率与上下金属层的相对磁化方向和磁场强度相关。金属层的磁化方向与磁场强度可以由外磁场的控制。如果极化方向平行，那么电子隧穿过绝缘层的可能性会更大，其宏观表现为电阻小；如果极化方向反平行，那么电子隧穿过绝缘层的可能性较小，其宏观表现是电阻极大，故隧道结可以在高阻态和低阻态状态中切换。由于隧道结电阻阻值对磁场强度的变化有极高的灵敏度，故基于隧道磁阻效应设计的传感器同样具有高灵敏度。

隧道磁阻效应与MEMS技术的结合具有线性度好，灵敏度高，精确度高，宽量程等诸多优点，目前是微惯性仪表的重点研究方向。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，将近些年来比较热门的隧道磁阻技术与微机电***(MEMS)技术相结合，提出了一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，具有线性度好，灵敏度高，精确度高，宽量程等诸多优点。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，微加速度计装置分别由顶层，中间层，底层结构构成；中间层为硅微机械结构，用于将外界加速度的输入大小耦合为磁片摆幅大小，顶层为隧道磁阻传感器元件检测结构，用于将磁场的检测转化为电信号输出，底层为布有电极的玻璃衬底结构，用于构成闭环***，顶层，中间层，底层结构通过锚点键合，构成统一整体；所述的中间层结构由内部质量块，外部质量块，磁片，杠杆结构Ⅰ，杠杆结构Ⅱ，联动结构Ⅰ，联动结构Ⅱ，内部质量块固定结构Ⅰ，内部质量块固定结构Ⅱ，底层玻璃衬底组成；其中杠杆结构Ⅰ由锚点，直梁，连接短梁组成；杠杆结构Ⅱ由锚点，直梁，连接短梁组成；联动结构Ⅰ由直梁与连接短梁组成；联动结构Ⅱ由直梁与连接短梁组成；内部质量块固定结构Ⅰ由锚点与连接短梁组成；内部质量块固定结构Ⅱ由锚点与连接短梁组成；

内部质量块位于中间层结构中心位置，内部质量块表面外形为正方形，通过内部质量块固定结构Ⅰ，内部质量块固定结构Ⅱ固定在玻璃衬底上；内部质量块固定结构Ⅰ与内部质量块固定结构Ⅱ关于内部质量块的中心线对称；内部质量块固定结构Ⅰ的锚点通过连接短梁与内部质量块相连，内部质量块固定结构Ⅱ的锚点通过连接短梁与内部质量块相连；内部质量块固定结构的锚点高度高于内部质量块，内部质量块架空固定；

外部质量块与内部质量块通过杠杆结构Ⅰ，杠杆结构Ⅱ，联动结构Ⅰ，联动结构Ⅱ相连接，杠杆结构Ⅰ位于内部质量块左上方位置，其直梁与内部质量块左上边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连，杠杆结构Ⅰ的锚点通过连接短梁与直梁连接，连接短梁位于直梁的中间位置；杠杆结构Ⅰ通过锚点固定在玻璃衬底上；

杠杆结构Ⅱ位于内部质量块左下方位置，其直梁与内部质量块左下边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；杠杆结构Ⅱ的锚点通过连接短梁与直梁连接，连接短梁位于直梁的中间位置；杠杆结构Ⅱ通过锚点固定在玻璃衬底上；

联动结构Ⅰ位于内部质量块右下方位置，其直梁与内部质量块右下边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；联动结构Ⅱ位于内部质量块右上方位置，其直梁与内部质量块右上边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；

磁片位于内部质量块上表面的中心位置，中心线与内部质量块的中心线重合，当外界有加速度输入时，外部质量块受到惯性力的作用发生运动，通过杠杆结构与联动结构带动内部质量块扭摆，杠杆结构Ⅰ和杠杆结构Ⅱ会带动内部质量块的一边朝外部质量块运动的反方向摆，联动结构Ⅰ和联动结构Ⅱ会带动内部质量块的另一边朝外部质量块运动的同方向摆，磁片与内部质量块同形式扭摆，从而改变其在周围空间的磁场分布。

作为本发明的一种改进，底层结构由反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ，电极引线，金属外接电极，锚点下压电极，外框接地电极，底层玻璃衬底组成；反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ位于玻璃衬底中心位置，且关于玻璃衬底的中心线对称分布；

反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ分别通过电极引线接到金属外接电极与金属外接电极，锚点下压电极分别位于反馈电极的上侧与下侧，并通过电极引线接到金属外接电极；外框接地电极通过电极引线接到金属外接电极，当外界有加速度输入时，外部质量块运动带动内部质量块扭摆，通过向反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ施加反向偏置电压，通过锚点下压电极向内部质量块施加公共端电压；内部质量块与反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ之间电容的电压不同，两电容之间不平衡的静电力将把内部质量块拉回平衡位置。

作为本发明的一种改进，顶层由顶层结构玻璃衬底，锚点，绝缘层材料，隧道磁阻传感器Ⅰ，隧道磁阻传感器Ⅱ组成；隧道磁阻传感器Ⅰ，隧道磁阻传感器Ⅱ固定在绝缘层材料下面，关于玻璃衬底中心线对称分布；隧道磁阻传感器Ⅰ、隧道磁阻传感器Ⅱ均为六层结构体，由上至下依次为顶层、自由层、隧道势垒层、铁磁层、反铁磁层和底层。传感器输出电极Ⅰ与输出电极Ⅱ呈矩形，为隧道磁阻传感器Ⅱ的输出电极,传感器输出电极Ⅲ与输出电极Ⅳ同样呈矩形，为隧道磁阻传感器Ⅰ的输出电极。

作为本发明的一种改进，所述的反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ与内部质量块平行，位于其正下方位置。

作为本发明的一种改进，顶层结构玻璃衬底通过锚点固定在底层结构玻璃衬底上，位于其正上方位置。

有益效果：

（1）本发明将近些年来比较热门的隧道磁阻技术与MEMS技术相结合，将MEMS技术中检测微机械结构的振幅转化为通过隧道磁阻传感器对磁片周围空间的磁场变化的检测。提出的基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计具有结构简单，易于加工，灵敏度高等优点。

（2）本发明采用杠杆结构与联动结构连接内外质量块，将外部质量块竖直方向的运动耦合为内部质量块带动磁片的扭摆，从而改变磁片周围空间的磁场分布。磁片上方两个隧道磁阻传感器同向对称放置，实现了对磁片产生磁场的差分检测，消除了共模误差，提高了传感器测量精确性。

（3）本发明采用了闭环检测***。当外界有加速度输入时，外部质量块运动带动内部质量块和磁片扭摆。通过向反馈电极施加反向偏置电压，内部质量块与两块反馈电极之间电容的电压不同，两电容之间不平衡的静电力将把内部质量块拉回平衡位置。从而增大了传感器的测量量程，提高了传感器检测线性度。

附图说明：

图1为本发明的中间层结构俯视图；

图2为本发明的底层结构俯视图；

图3为本发明的总体结构图；

图4为本发明的顶层结构仰视图。

具体实施方式

为进一步理解本发明，下面结合附图对本发明做进一步解释。

一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，该装置分别由顶层，中间层，底层结构构成。中间层为硅微机械结构，用于将外界加速度的输入大小转化为磁片摆幅大小。顶层为隧道磁阻传感器元件检测结构，用于将磁场的变化转化为电信号输出。底层为布有电极的玻璃衬底结构，用于构成闭环***。顶层，中间层，底层结构通过锚点（2，3，4，5）键合，构成统一整体。

如图1中间层结构俯视图所示，中间层结构俯视图由内部质量块43，外部质量块24，磁片44，杠杆结构Ⅰ59，杠杆结构Ⅱ60，联动结构Ⅰ62，联动结构Ⅱ61，内部质量块固定结构Ⅰ57，内部质量块固定结构Ⅱ58，底层玻璃衬底1组成。杠杆结构Ⅰ59由锚点29，直梁28，连接短梁（27，30，31）组成；杠杆结构Ⅱ60由锚点34，直梁35，连接短梁（32，33，36）组成。联动结构Ⅰ62由直梁38与连接短梁（37，39）组成；联动结构Ⅱ61由直梁41与连接短梁（40，42）组成。内部质量块固定结构Ⅰ57由锚点16与连接短梁25组成；内部质量块固定结构Ⅱ58由锚点19与连接短梁26组成。

内部质量块43位于中间层结构俯视图中心位置。CD，AB分别是内部质量块43的水平，竖直中心线。内部质量块43表面外形为正方形，AB中心线上的对角通过内部质量块固定结构Ⅰ57，内部质量块固定结构Ⅱ58固定在玻璃衬底1上。内部质量块固定结构Ⅰ57位于内部质量块43正上方，内部质量块固定结构Ⅱ58位于内部质量块43正下方，结构关于AB中心线对称。内部质量块固定结构Ⅰ57与内部质量块固定结构Ⅱ58关于CD中心线对称分布。

内部质量块固定结构Ⅰ57的锚点16通过连接短梁25与内部质量块43相连。内部质量块固定结构Ⅱ58的锚点19通过连接短梁26与内部质量块43相连。由于内部质量块固定结构的锚点（16，19）高度高于内部质量块43，内部质量块43架空固定。外部质量块24与内部质量块43通过杠杆结构Ⅰ59，杠杆结构Ⅱ60，联动结构Ⅰ62，联动结构Ⅱ61相连接。杠杆结构Ⅰ59位于内部质量块43左上方位置，其直梁28与内部质量块43左上边平行，通过连接短梁（31，27）分别与内部质量块43，外部质量块24相连。杠杆结构Ⅰ59的锚点29通过连接短梁30与直梁28连接，连接短梁30位于直梁28的中间位置。杠杆结构Ⅰ59通过锚点29固定在玻璃衬底1上。

杠杆结构Ⅱ60位于内部质量块43左下方位置，其直梁35与内部质量块43左下边平行，通过连接短梁（32，36）分别与内部质量块43，外部质量块24相连。杠杆结构Ⅱ60的锚点34通过连接短梁33与直梁35连接，连接短梁33位于直梁35的中间位置。杠杆结构Ⅱ60通过锚点34固定在玻璃衬底1上。

联动结构Ⅰ62位于内部质量块43右下方位置，其直梁38与内部质量块43右下边平行，通过连接短梁（39，37）分别与内部质量块43，外部质量块24相连。联动结构Ⅱ61位于内部质量块43右上方位置，其直梁38与内部质量块43右上边平行，通过连接短梁40，42分别与内部质量块43，外部质量块24相连。

磁片44位于内部质量块43上表面的中心位置，中心线与内部质量块43的中心线重合。当外界有加速度输入时，外部质量块24受到惯性力的作用发生运动，通过杠杆结构与联动结构带动内部质量块43扭摆。杠杆结构Ⅰ59和杠杆结构Ⅱ60会带动内部质量块43的一边朝外部质量块24运动的反方向摆。联动结构Ⅰ62和杠杆结构Ⅱ61会带动内部质量块43的另一边朝外部质量块24运动的同方向摆。磁片44与内部质量块43同形式扭摆，从而改变其在周围空间的磁场分布。

如图2底层结构俯视图所示，底层结构俯视图由反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7，电极引线（9，12，23，21），金属外接电极（8，11，14，17，20，22），锚点下压电极（15，18），外框接地电极（10，13），底层玻璃衬底1组成。CD，AB分别是玻璃衬底1的水平，竖直中心线。反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7位于中心位置。反馈电极Ⅰ6位于AB中心线右侧；反馈电极Ⅱ7位于AB中心线左侧，且关于AB中心线对称分布。反馈电极Ⅰ6与反馈电极Ⅱ7均关于CD中心线对称。

反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7分别通过电极引线（23，21）接到金属外接电极22与金属外接电极20。锚点下压电极（15，18）分别位于反馈电极的上侧与下侧，并通过电极引线接到金属外接电极（14，17）。外框接地电极（10，13）通过电极引线（9，12）接到金属外接电极（8，11）。

当外界有加速度输入时，外部质量块运动带动内部质量块扭摆，通过向反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7施加反向偏置电压，通过锚点下压电极向内部质量块43施加公共端电压。内部质量块与反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7之间电容的电压不同，两电容之间不平衡的静电力将把内部质量块拉回平衡位置。从而可以增大隧道磁阻微加速度计的量程，提高测量准确性，并使之工作在磁场变化线性度更好的状态。

如图3总体结构图a所示，总体结构图a由内部质量块43，外部质量块24，锚点（3，4，19，34），磁片44，反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7，电极引线（23，21），金属外接电极（22，20），底层玻璃衬底1，顶层结构玻璃衬底56，绝缘层材料55，隧道磁阻传感器Ⅰ53，隧道磁阻传感器Ⅱ54组成。内部质量块43位于总体结构图a中间位置，AB为内部质量块43的竖直中心线。内部质量块43的对角通过锚点19固定在底层玻璃衬底1上，锚点19结构关于AB中心线对称。锚点34固定在玻璃衬底1上，上表面与内部质量块43平行。外部质量块24位于内部质量块43两侧，上下表面与内部质量块43平行。

磁片44位于内部质量块43上表面的中心位置，中心线与内部质量块43的中心线重合。反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7与内部质量块43平行，位于其正下方位置，反馈电极Ⅰ6位于AB中心线右侧；反馈电极Ⅱ7位于AB中心线左侧，且关于AB中心线对称分布。反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7通过电极引线（23，21）接到金属外接电极（22，20）。顶层结构玻璃衬底56通过锚点（3，4）固定在底层结构玻璃衬底1上，位于其正上方位置。锚点（3，4）与顶层结构玻璃衬底56和底层玻璃衬底1外边对齐。绝缘层材料55固定于顶层结构玻璃衬底56下表面的中心位置，其中心线与AB中心线重合。隧道磁阻传感器Ⅰ53，隧道磁阻传感器Ⅱ54固定在绝缘层材料55下面，关于中心线AB左右同向对称放置。

隧道磁阻传感器Ⅰ53中心线GH与磁片44右侧边线重合，隧道磁阻传感器Ⅱ54中心线EF与磁片44左侧边线重合。隧道磁阻传感器共有六层结构体，如隧道磁阻传感器Ⅱ54，由上至下依次为顶层45、自由层46、隧道势垒层47、铁磁层48、反铁磁层49和底层50。当磁片44未发生扭摆时，磁片44在其垂直方向产生左右对称的恒定磁场。当外界有加速度输入时，外部质量块24运动带动内部质量块43和磁片44扭摆。磁片44的一边朝外部质量块24运动的同方向摆，另一边朝外部质量块24运动的反方向摆。磁片形成的磁场在其中心线AB左右发生了相反的变化，一边与隧道磁阻传感器距离减小，磁场强度增大，另一边与隧道磁阻传感器距离增大，磁场强度减小。隧道磁阻传感器Ⅰ53与隧道磁阻传感器Ⅱ54检测的磁场强度发生了相反的变化，输出的检测结果也有相反的变化 ，实现了差分检测，消除了共模误差，提高了检测精确度。

通过金属外接电极22与金属外接电极20向反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7施加反向偏置电压，内部质量块43与反馈电极Ⅰ6，反馈电极Ⅱ7之间电容的电压不同，两电容之间不平衡的静电力将把内部质量块43拉回平衡位置，从而构成闭环***。可以增大隧道磁阻微加速度计的量程，提高测量准确性，并使之工作在磁场变化线性度更好的状态。

如图3总体结构图b所示，从总体结构图b分析, 总体结构图b由内部质量块43，外部质量块24，内部质量块固定结构Ⅰ57，内部质量块固定结构Ⅱ58，锚点（2，5，29，34），磁片44，反馈电极Ⅱ7，金属外接电极20，底层玻璃衬底1，顶层结构玻璃衬底56，绝缘层材料55，隧道磁阻传感器Ⅱ54组成。内部质量块43位于总体结构图b中间位置，AB为内部质量块43的竖直中心线。内部质量块43的对角通过内部质量块固定结构Ⅰ57，内部质量块固定结构Ⅱ58固定在玻璃衬底1上。

内部质量块固定结构Ⅰ57的锚点16通过连接短梁25与内部质量块43连接；内部质量块固定结构Ⅱ58的锚点19通过连接短梁26与内部质量块43连接。锚点29与锚点34固定在玻璃衬底1上，上表面与内部质量块43平行，并关于中心线AB对称分布。磁片44位于内部质量块43上表面的中心位置，其中心线与AB中心线重合。反馈电极Ⅱ7与内部质量块43平行，位于其正下方位置，并连接到金属外接电极20上。

顶层结构玻璃衬底56通过锚点（2，5）固定在底层结构中的玻璃衬底1上，位于其正上方位置。锚点（2，5）与顶层结构玻璃衬底56和底层玻璃衬底1外边对齐。绝缘层材料55固定于玻璃衬底56下表面的中心位置,关于AB中心线对称放置。隧道磁阻传感器Ⅱ54固定在绝缘层材料55下表面，中心线与磁片44中心线AB重合。当外界有加速度输入时，外部质量块24运动带动内部质量块43和磁片44扭摆。靠近隧道磁阻传感器Ⅱ54的磁片端向上摆时，隧道磁阻传感器Ⅱ54检测到的磁场强度增强。靠近隧道磁阻传感器Ⅱ54的磁片端向下摆时，隧道磁阻传感器Ⅱ54检测到的磁场强度减弱。通过金属外接电极20向反馈电极Ⅱ7施加偏置电压。内部质量块43与反馈电极Ⅱ7之间电容电压发生变化，通过电容间不平衡的静电力将内部质量块43拉回平衡位置，从而构成闭环***。

如图4顶层结构仰视图所示，顶层仰视图由顶层结构玻璃衬底56，锚点（2，3，4，5），绝缘层材料55，隧道磁阻传感器Ⅰ53，隧道磁阻传感器Ⅱ54组成。CD，AB分别为顶层结构玻璃衬底56的水平，竖直中心线。锚点（3，4）分别位于顶层结构玻璃衬底56的左侧，右侧，其结构关于CD中心线对称，其分布关于AB中心线对称。锚点（2，5）分别位于顶层结构玻璃衬底56的上边，下边，其结构关于AB中心线对称，其分布关于CD中心线对称。锚点（2，3，4，5）与顶层结构玻璃衬底56外边对齐。绝缘层材料55固定于玻璃衬底56下表面的中心位置，中心线与中心线AB，CD重合。隧道磁阻传感器Ⅰ53，隧道磁阻传感器Ⅱ54固定在绝缘层材料55下面，关于玻璃衬底56的AB中心线左右同向对称分布。隧道磁阻传感器Ⅰ53与隧道磁阻传感器Ⅱ54结构关于CD中心线上下对称，其内部结构由对称的 “旋梯形”结构串联而成。

传感器输出电极Ⅰ57与输出电极Ⅱ58呈矩形，为隧道磁阻传感器Ⅱ54的输出电极，位于隧道磁阻传感器Ⅱ54的上下两侧，关于CD中心线上下对称分布。传感器输出电极Ⅲ59与输出电极Ⅳ60同样呈矩形，为隧道磁阻传感器Ⅰ53的输出电极，位于隧道磁阻传感器Ⅰ53的上下两侧，关于CD中心线上下对称分布。同时隧道磁阻传感器Ⅱ54的输出电极（57，58）与隧道磁阻传感器Ⅰ53的输出电极（59，60）关于中心线AB对称。

Claims (5)

1.一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：微加速度计装置由顶层，中间层，底层结构构成；中间层为硅微机械结构，用于将外界加速度的输入大小耦合为磁片摆幅大小，顶层为隧道磁阻传感器元件检测结构，用于将磁场的检测转化为电信号输出，底层为布有电极的玻璃衬底结构，用于构成闭环***，顶层，中间层，底层结构通过锚点键合，构成统一整体；所述的中间层结构由内部质量块，外部质量块，磁片，杠杆结构Ⅰ，杠杆结构Ⅱ，联动结构Ⅰ，联动结构Ⅱ，内部质量块固定结构Ⅰ，内部质量块固定结构Ⅱ，底层玻璃衬底组成；其中杠杆结构Ⅰ由锚点，直梁，连接短梁组成；杠杆结构Ⅱ由锚点，直梁，连接短梁组成；联动结构Ⅰ由直梁与连接短梁组成；联动结构Ⅱ由直梁与连接短梁组成；内部质量块固定结构Ⅰ由锚点与连接短梁组成；内部质量块固定结构Ⅱ由锚点与连接短梁组成；

内部质量块位于中间层结构中心位置，内部质量块表面外形为正方形，通过内部质量块固定结构Ⅰ，内部质量块固定结构Ⅱ固定在玻璃衬底上；内部质量块固定结构Ⅰ与内部质量块固定结构Ⅱ关于内部质量块的中心线对称；内部质量块固定结构Ⅰ的锚点通过连接短梁与内部质量块相连，内部质量块固定结构Ⅱ的锚点通过连接短梁与内部质量块相连；内部质量块固定结构的锚点高度高于内部质量块，内部质量块架空固定；

外部质量块与内部质量块通过杠杆结构Ⅰ，杠杆结构Ⅱ，联动结构Ⅰ，联动结构Ⅱ相连接，杠杆结构Ⅰ位于内部质量块左上方位置，其直梁与内部质量块左上边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连，杠杆结构Ⅰ的锚点通过连接短梁与直梁连接，连接短梁位于直梁的中间位置，杠杆结构Ⅰ通过锚点固定在玻璃衬底上；

杠杆结构Ⅱ位于内部质量块左下方位置，其直梁与内部质量块左下边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；杠杆结构Ⅱ的锚点通过连接短梁与直梁连接，连接短梁位于直梁的中间位置，杠杆结构Ⅱ通过锚点固定在玻璃衬底上；

联动结构Ⅰ位于内部质量块右下方位置，其直梁与内部质量块右下边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；联动结构Ⅱ位于内部质量块右上方位置，其直梁与内部质量块右上边平行，通过连接短梁分别与内部质量块，外部质量块相连；

磁片位于内部质量块上表面的中心位置，中心线与内部质量块的中心线重合，当外界有加速度输入时，外部质量块受到惯性力的作用发生运动，通过杠杆结构与联动结构带动内部质量块扭摆，杠杆结构Ⅰ和杠杆结构Ⅱ会带动内部质量块的一边朝外部质量块运动的反方向摆，联动结构Ⅰ和联动结构Ⅱ会带动内部质量块的另一边朝外部质量块运动的同方向摆，磁片与内部质量块同形式扭摆，从而改变其在周围空间的磁场分布。

2.如权利要求1所述的一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：底层结构由反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ，电极引线，金属外接电极，锚点下压电极，外框接地电极，底层玻璃衬底组成；反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ位于玻璃衬底中心位置，且关于玻璃衬底的中心线对称分布；

反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ分别通过电极引线接到金属外接电极与金属外接电极，锚点下压电极分别位于反馈电极的上侧与下侧，并通过电极引线接到金属外接电极；外框接地电极通过电极引线接到金属外接电极，当外界有加速度输入时，外部质量块运动带动内部质量块扭摆，通过向反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ施加反向偏置电压，通过锚点下压电极向内部质量块施加公共端电压；内部质量块与反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ之间电容的电压不同，两电容之间不平衡的静电力将把内部质量块拉回平衡位置。

3.如权利要求1所述的一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：顶层由顶层结构玻璃衬底，锚点，绝缘层材料，隧道磁阻传感器Ⅰ，隧道磁阻传感器Ⅱ组成；隧道磁阻传感器Ⅰ，隧道磁阻传感器Ⅱ固定在绝缘层材料下面，关于玻璃衬底中心线对称分布；隧道磁阻传感器Ⅰ、隧道磁阻传感器Ⅱ均为六层结构体，由上至下依次为顶层、自由层、隧道势垒层、铁磁层、反铁磁层和底层；传感器输出电极Ⅰ与输出电极Ⅱ呈矩形，为隧道磁阻传感器Ⅱ的输出电极,传感器输出电极Ⅲ与输出电极Ⅳ同样呈矩形，为隧道磁阻传感器Ⅰ的输出电极。

4.如权利要求2所述的一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：反馈电极Ⅰ，反馈电极Ⅱ与内部质量块平行，位于其正下方位置。

5.如权利要求3所述的一种基于扭摆式结构的隧道磁阻式微加速度计装置，其特征在于：顶层结构玻璃衬底通过锚点固定在底层结构玻璃衬底上，位于其正上方位置。