CN103308782B - 旋转谐振式三维电场传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转谐振式三维电场传感器。该传感器包括：衬底；Z方向电场测量单元，位于传感器的中心位置，用于测量电场强度矢量的Z方向分量，包括屏蔽电极和感应电极；X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元，位于衬底上Z方向电场测量单元的外围，其对称轴相互成90°设置，分别用于测量电场强度矢量的X方向和Y方向分量，均包括屏蔽电极和感应电极；至少一组驱动机构，与X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元其中之一的屏蔽电极匹配，用于对该屏蔽电极产生驱动力，使其相对于感应电极产生振动，并且该振动传递至除所在电场测量单元外的其他测量单元的屏蔽电极。本发明旋转谐振式三维电场传感器能够同时测量电场矢量的三个分量大小。

Description

旋转谐振式三维电场传感器

技术领域

本发明涉及电子行业传感器领域或微机电系统领域，尤其涉及一种单片集成的旋转谐振式三维电场传感器。

背景技术

电场强度的测量在气象、航空航天、智能电网、资源探测、工业生产等诸多领域具有重要的应用，制备出成本低廉、性能优良的电场传感器具有重要的意义。

张星等人在“一种小型三维电场传感器”(仪器仪表学报，2006，27(11):1433-1436)中报道了一种采用传统机械结构的小型三维电场传感器，其尺寸为5cm×3.2cm，重量为80g。使用传统机械结构可以实现电场的三维测量，这种传感器制备技术较为成熟、精度较高，但是该传感器的体积较大。杨鹏飞等人在“AHighSensitivitySOIElectric-FieldSensorwithNovelComb-ShapedMicroelectrodes”(Transducers’11,Beijing，2011，1034-1037)文中报道了一种基于微加工技术的微型电场传感器，分辨率为40V/m。已有的微型电场传感器能够满足一维方向的电场强度测量，并且已经具有较高灵敏度。但是这类传感器在测量电场时，当待测电场矢量的方向与传感器轴向不一致时，会产生一定的测量误差。在某些应用场合中，待测电场强度的方向未知，测量时并不能保证电场强度的方向与传感器轴向一致，因此微型三维电场传感器的制备具有重要的意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种旋转谐振式三维电场传感器，以能够同时测量电场矢量三个分量的大小。

(二)技术方案

本发明公开了一种旋转谐振式三维电场传感器。该传感器包括：衬底；Z方向电场测量单元，位于传感器的中心位置，用于测量电场强度矢量的Z方向分量，包括：屏蔽电极和感应电极，其中：感应电极，固定于衬底上；屏蔽电极，悬空设置，可相对于感应电极做旋转谐振运动，以使感应电极表面电荷量周期性变化，产生感应电流；X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元，位于衬底上Z方向电场测量单元的外围，其对称轴相互成90°设置，分别用于测量电场强度矢量的X方向和Y方向分量，均包括：屏蔽电极和感应电极，其中：感应电极，固定于衬底上；屏蔽电极，其一端与所述Z方向电场测量的屏蔽电极相连接，X方向电场测量单元、Y方向电场测量单元、Z方向电场测量单元中至少其一的屏蔽电极通过梁结构与外围的固定于衬底的锚点相连接；至少一组驱动机构，与X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元其中之一的屏蔽电极匹配，用于对该屏蔽电极产生驱动力，使其相对于感应电极产生振动，并且该振动传递至除所在电场测量单元外的其他测量单元的屏蔽电极。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明旋转谐振式三维电场传感器具有以下有益效果：

(1)本发明传感器单片集成三个方向电场测量单元，集成度高，与已有的微型一维电场传感器相比，当待测电场方向与传感器衬底表面不垂直时，本发明传感器也能通过同时测量电场矢量的三个分量大小，实现精确测量；

(2)本发明传感器只需加载一组激励信号，便可驱动三个方向电场测量单元电极的振动，激励信号数量少，对待测电场的干扰小，同时将各电场测量单元的屏蔽电极连接在一起，各屏蔽电极的振动一致，各感应电极输出信号频率相同；

(3)本发明传感器的X方向、Y方向电场测量单元分别成对设置，形成差分结构，有益于减少干扰对测量的影响，提高测量精度；

(4)本发明传感器的Z方向电场测量单元无需与驱动电极耦合，其屏蔽电极在其他电场测量单元屏蔽电极的带动下旋转振动，这样设计减少了驱动电极数量，降低了功耗，缩小了体积；

(5)本发明传感器可由微加工技术制备，与成熟的IC工艺兼容，便于大批量、低成本生产，并且与已有的三维电场传感器相比，本发明传感器体积小、功耗低，有潜力应用于便携式仪器。

附图说明

图1为本发明实施例旋转谐振式三维电场传感器的结构示意图；

图2A和图2B为本发明实施例旋转谐振式三维电场传感器中梁结构的结构示意图；

图3为本发明实施例旋转谐振式三维电场传感器中Z方向电场测量单元的第一种结构示意图；

图4为图3所示Z方向电场测量单元感应原理的示意图；其中：

图4A为弱屏蔽状态的示意图；

图4B为强屏蔽状态的示意图。

图5为本发明实施例旋转谐振式三维电场传感器中Z方向电场测量单元的第二种结构示意图；

图6为本发明实施例旋转谐振式三维电场传感器中Y方向电场测量单元与静电驱动机构匹配的结构示意图；

图7为本发明实施例旋转谐振式三维电场传感器中静电驱动机构的示意图；

图8为本发明实施例旋转谐振式三维电场传感器中Y方向电场测量单元与静电驱动电极匹配的原理示意图；其中：

图8A为第一状态的示意图；

图8B为第二状态的示意图。

图9为本发明实施例旋转谐振式三维电场传感器中热驱动机构的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

图1为本发明实施例三维电场传感器的结构示意图。如图1所示，本发明三维电场传感器包含衬底1；X方向电场测量单元4、Y方向电场测量单元5和Z方向电场测量单元6，位于衬底1上，均包括屏蔽电极和感应电极，分别用于测量电场强度矢量的X方向、Y方向和Z方向分量，其中感应电极分别固定在衬底1上，X方向电场测量单元4、Y方向电场测量单元5的屏蔽电极，一端通过梁结构2连接至锚点3，锚点3固定于衬底1上，另一端连接Z方向电场测量单元6的屏蔽电极；至少一组驱动电极，与X方向电场测量单元4和Y方向电场测量单元5其中之一的屏蔽电极耦合，在外界交流电的作用下，驱动电极对该屏蔽电极产生周期性的驱动力，从而使该屏蔽电极相对于感应电极做周期性振动，该屏蔽电极的周期性运动通过与其相连的其他屏蔽电极传递至除所在电场测量单元外的其他测量单元。其中，梁结构2在各电场测量单元屏蔽电极振动方向上应当具有弹性，在其他方向应当具有刚性，以保证各个电场测量单元的屏蔽电极能够在与衬底1表面平行的同一平面内振动。

对于X方向电场测量单元4或Y方向电场测量单元5，其可以为对称分布与Z轴两侧的一对或若干对，每一对电场测量单元构成差分结构，从而减小外界干扰对测量的影响，提高测量精度。Z方向电场测量单元6可以为一个或分布于Z轴周围的若干个。当然，单独的一个X方向电场测量单元4或Y方向电场测量单元5也是可以的，只是其结构强度和测量精度会受到影响。如图1所示，在本发明优选的实施例中，X方向电场测量单元4和Y方向电场测量单元5均为对称分布在Z轴两侧的一对。Z方向电场测量单元6位于传感器的中心，其中心位于坐标轴原点；X方向电场测量单元4位于Z方向电场测量单元6的外周，在衬底1上沿Y轴设置；Y方向电场测量单元5位于Z方向电场测量单元6的外周，在衬底1上沿X轴设置。

图2A和图2B为本发明实施例三维电场传感器中梁结构2的结构示意图。如图1和图2A所示，梁结构2一端连接电场测量单元的屏蔽电极，另一端通过锚点3固定于衬底1上。梁结构2的等效刚度决定三维电场传感器的工作模态等信息，梁结构2连接电场测量单元的屏蔽电极，其可以为直型、蛇型、波浪型、锯齿型等各种类型。梁结构2可以连接X方向电场测量单元4、Y方向电场测量单元5的屏蔽电极中的任意一对或若干对，也可以连接Z方向电场测量单元6的屏蔽电极。梁结构2的轴向可与X轴成0°、45°(如图2B所示)、90°(如图2A所示)等角度。

本实施例中，屏蔽电极与梁结构的连接方式有多种，具体来说：X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元的屏蔽电极通过梁结构与外围的固定于衬底的锚点相连接，和/或Z方向电场测量单元的屏蔽电极通过梁结构与外围的固定于衬底的锚点相连接。

在本发明优选的实施例中，梁结构2的数量为四个，连接X方向电场测量单元4、Y方向电场测量单元5的屏蔽电极，其轴向分别与X轴成0°和90°，其位置位于以原点为中心的正方形的四个顶点，其类型为蛇型梁，如图1所示。

图3为本发明实施例三维电场传感器中Z方向电场测量单元6的第一种结构示意图。如图1和图3所示，Z方向电场测量单元6包括屏蔽电极7和感应电极8。屏蔽电极7的上、下表面平行于衬底1表面，其轴向垂直于衬底1表面，其外围边框与X方向电场测量单元4、Y方向电场测量单元5的屏蔽电极相连，其主体部分上分布着若干个孔。感应电极8位于屏蔽电极7的正下方，固定在衬底1上，并与信号测量电路相连，其主体部分上分布着若干个孔，与屏蔽电极7上的孔交错遮蔽设置，其上表面与衬底1表面平行。屏蔽电极7和感应电极8上的孔可以为圆形、方形、扇形、三角形、椭圆形等各种形状。

如图3所示Z方向电场测量单元6的工作原理如下：当三维电场传感器处于工作状态时，屏蔽电极7在周期性力的驱动下作旋转振动，当屏蔽电极7与感应电极8的相对位置如图4A所示时，感应电极8表面的感应电荷量较大；当屏蔽电极7与感应电极8的相对位置如图4B所示时，感应电极8表面的感应电荷量较小。屏蔽电极7相对于感应电极8所作的周期性运动，使得感应电极8表面的感应电荷量产生周期性变化形成交变电流，该电流的大小反映待测电场的Z方向分量，可通过适当的测量电路对电流进行测量。

图5为本发明实施例三维电场传感器中Z方向电场测量单元6的第二种结构示意图。Z方向电场测量单元6由屏蔽电极9和感应电极10组成。屏蔽电极9的上、下表面与衬底1表面平行，其轴向垂直于衬底1表面，其外围边框与X方向电场测量单元4、Y方向电场测量单元5的屏蔽电极相连。屏蔽电极9，在圆形的径向设置若干辐条，在辐条上沿圆周方向设置梳状结构，该梳状结构的梳齿形状为一系列同心圆弧，其对应的圆心位于所述传感器的中心。感应电极10固定于衬底1上，其上表面与衬底1表面平行，其与信号测量电路电性的输入端电性连接，在圆形的径向设置若干辐条，在辐条上沿圆周方向设置梳状结构，该梳状结构与屏蔽电极9的梳状结构相互交错设置，梳齿形状为一系列同心圆弧，其对应的圆心位于所述传感器的中心。

对于图5所示的本发明实施例三维电场传感器中Z方向电场测量单元6，当三维电场传感器工作时，屏蔽电极9在周期性力的驱动下作旋转振动，屏蔽电极9与感应电极10的相对位置作周期性变化，感应电极10表面电荷量周期性变化形成交变电流，该电流的大小反映待测电场的Z方向分量，可通过适当的信号测量对电流进行测量。

本发明实施例优选驱动电极与X方向电场测量单元4、Y方向电场测量单元5匹配。图6为本发明实施例中与静电驱动机构匹配的Y方向电场测量单元5结构示意图。Y电场测量单元5包含屏蔽电极12和感应电极13。屏蔽电极12呈两边对称的梳状结构，其梳齿形状为一系列同心圆弧，其对应的圆心位于所述传感器的中心，屏蔽电极12一端与Z方向电场测量单元6的屏蔽电极相连，另一端与梁结构2相连。感应电极13为梳状结构，其梳状结构长度短于屏蔽电极12梳状结构的长度，其梳齿形状为一系列同心圆弧，其对应的圆心位于所述传感器的中心，感应电极13的梳状结构与屏蔽电极12的梳状结构的第一部分互相交错设置，相邻梳齿间距固定一致。两个分离的感应电极13对称设置在屏蔽电极12的两侧，分别与差分放大型信号测量电路的两输入端电性相连，构成差分放大结构，以减小外界干扰对测量的影响，提高测量精度。感应电极13也可以单个设置于屏蔽电极12的一边，这种情况下，屏蔽电极12只保留存在感应电极13这一侧的梳状结构。感应电极13通过锚点14固定于衬底1上。屏蔽电极12、感应电极13的上表面均平行于衬底1表面。

图7为本发明实施例中与X方向电场测量单元4、Y方向电场测量单元5匹配的静电驱动机构的结构示意图。该驱动机构包括两个分离的对称分布于屏蔽电极12两侧的驱动电极11，该驱动电极11通过锚点15固定于衬底1上，该驱动电极11呈梳状结构，其梳齿形状为一系列同心圆弧，其对应的圆心位于所述传感器的中心，其与屏蔽电极12梳状结构的第二部分相互交错设置，相邻梳齿间距固定一致。本发明实施例中规定：屏蔽电极12中沿径向距Z方向电场测量单元6中心较近的梳状结构为第一部分，较远的为第二部分。驱动电极11可以与感应电极13互换位置，驱动电极11也可以不成对设置在屏蔽电极12两侧，而是只位于屏蔽电极12的一侧。结合图6，本实施例优选将驱动电极11设置于感应电极13沿径向的外侧，成对的对称分布于屏蔽电极12两侧，以增大驱动力和驱动力矩。如图7、图8A、图8B所示的Y方向电场测量单元5与驱动电极11的工作原理如下：当传感器处于工作状态时，两侧的驱动电极11分别引入幅值、频率相同，相位相差180°的激励信号，其对屏蔽电极12产生方向沿圆周方向的合力，屏蔽电极12在该静电力的驱动下作周期性旋转振动。当屏蔽电极12与感应电极13的相对位置关系如图8A所示时，Y方向电场测量单元5处于第一工作状态：Y轴正半轴一侧感应电极表面电荷量较大，Y轴负半轴一侧感应电极表面电荷量较小；当屏蔽电极12与感应电极13的相对位置关系如图8B所示时，Y方向电场测量单元5处于第二工作状态：Y轴正半轴一侧感应电极表面电荷量较小，Y轴负半轴一侧感应电极表面电荷量较大。屏蔽电极12与感应电极13的相对位置关系周期性变化，感应电极13表面电荷量周期性变化形成电流，该电流的大小反映待测电场的Y方向分量，可通过适当信号测量电路对电流进行测量。X方向电场测量单元4的结构和工作原理与Y方向电场测量单元5相同，不再进行重复描述。

上述实例中，三维电场传感器的驱动方式为静电驱动。此外，本发明三维电场传感器的驱动方式也可为热驱动。图9为本发明实施例中热驱动机构示意图。如图9所示，两组分离的驱动机构对称的设置于屏蔽电极16两侧，每组驱动机构包含两个驱动电极18，分别与驱动信号的两输入端电性连接，V形梁结构17，连接于两驱动电极18与屏蔽电极16之间，由热膨胀材料构成。驱动电极18固定于衬底1上，连接V形梁结构17，V形梁结构17连接屏蔽电极16。本发明实施例中优选将两组驱动机构设置于屏蔽电极16两侧，以增大驱动力。当然仅含有一组驱动机构或是将多组驱动机构设置于屏蔽电极16的同一侧也是可以的。当三维电场传感器处于工作状态时，屏蔽电极16两侧的驱动机构分别加载幅度、频率相同，相位相差180°的交流电压信号。在交变信号的作用下，V形梁结构17周期性的受热膨胀和冷却收缩，这种热应力作用就可以驱动屏蔽电极16往复运动，屏蔽电极16与感应电极的相对位置周期性变化，感应电极表面电荷量周期性变化形成交变电流，该电流大小反映待测电场Y分量的强度，可通过适当的信号测量电路对电流进行测量。

在上文中，分别记载了静电驱动和热驱动两种具体方式。在实际应用中，也可以根据实际需要，采用电磁激励、压电激励或形状记忆合金等产生一定驱动力的驱动方式。无论采用何种驱动电极，其共同特点是该驱动电极可以提供一定的驱动力，驱动屏蔽电极运动。

上述实例中，衬底1材料可选硅片,也可采用其它有一定刚度、不易变形的材料，比如玻璃片、金属、合金等。梁结构2的材料可以为硅、金属、合金等材料。X方向电场测量单元4、Y方向电场测量单元5和Z方向测量电场单元6的材料可以选自硅、金属、合金等材料。锚点的材料可选择能导电、不易变形的材料，比如硅、金属、合金等。锚点3、锚点14、锚点15可以为任意形状起固定支撑作用的结构。屏蔽电极7、感应电极8、屏蔽电极9的外围边框部分可以为矩形、圆形、扇形、椭圆形等各种形状。此外，屏蔽电极9、感应电极10、驱动电极11、屏蔽电极12、感应电极13梳状结构的梳齿尖端可以为方形、圆形、T形、阶梯形等各种形状。

综上所述，在本发明中，由于屏蔽电极与感应电极不属于同一平面，三维电场传感器的制备必须使用可制备多层结构的工艺来实现，可以使用的工艺有电镀、EFAB、MEMSCAP公司的PolyMUMPs等工艺。需要说明的是，上述对各元件的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构或形状，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换，例如：(1)驱动电极18的形状不仅可以为矩形，也可以为圆形等其他形状；(2)锚点15不仅可以位于驱动电极11的正下方，还可以位于驱动电极11的侧面，只要锚点15将驱动电极11的梳齿连接起来，固定于衬底1皆可。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种旋转谐振式三维电场传感器，包括：

衬底；

Z方向电场测量单元，位于传感器的中心位置，用于测量电场强度矢量的Z方向分量，包括：屏蔽电极和感应电极，其中：

感应电极，固定于衬底上；

屏蔽电极，悬空设置，可相对于感应电极做旋转谐振运动；

X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元，位于衬底上Z方向电场测量单元的外围，其对称轴相互成90°设置，分别用于测量电场强度矢量的X方向和Y方向分量，均包括：屏蔽电极和感应电极，其中：

感应电极，固定于衬底上；

屏蔽电极，其一端与所述Z方向电场测量单元的屏蔽电极相连接，可相对于感应电极做振动；

X方向电场测量单元、Y方向电场测量单元、Z方向电场测量单元中至少其一的屏蔽电极通过梁结构与外围的固定于衬底的锚点相连接；

至少一组驱动机构，与X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元其中之一的屏蔽电极匹配，用于对该屏蔽电极产生驱动力，使其相对于感应电极产生振动，并且该振动被传递至除所在电场测量单元外的其他测量单元的屏蔽电极。

2.根据权利要求1所述的旋转谐振式三维电场传感器，包括：

一对或多对X方向电场测量单元，对称分布于Z方向电场测量单元两侧，该一对或多对中的每一对X方向电场测量单元构成差分放大结构；

一对或多对Y方向电场测量单元，对称分布于Z方向电场测量单元两侧，该一对或多对中的每一对Y方向电场测量单元构成差分放大结构；

一个或对称分布于Z轴周围的多个Z方向电场测量单元。

3.根据权利要求2所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，所述梁结构为直型、蛇型、波浪型或锯齿型。

4.根据权利要求1所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，所述Z方向电场测量单元中，

所述感应电极，与信号测量电路电性相连，其主体部分上分布着若干个孔；

所述屏蔽电极，其外围边框与X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元的屏蔽电极相连，其中间部分上分布着若干个孔，这些孔与感应电极上的孔交错屏蔽设置。

5.根据权利要求4所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，感应电极上的孔与屏蔽电极的孔为圆形、方形、扇形、三角形或椭圆形。

6.根据权利要求1所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，所述Z方向电场测量单元中，

感应电极，与信号测量电路电性连接，在其径向设置若干辐条，在辐条上沿圆周方向设置梳状结构；

屏蔽电极，其外围边框与X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元的屏蔽电极相连，在圆形的径向设置若干辐条，在辐条上沿圆周方向设置梳状结构，该梳状结构的梳齿与感应电极梳状结构的梳齿相互交错设置。

7.根据权利要求4或6所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，所述感应电极和屏蔽电极为圆形、矩形、正方形、菱形或椭圆形。

8.根据权利要求1所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，所述X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元中，

屏蔽电极，为梳状结构，其梳齿形状为一系列同心圆弧，其对应的圆心位于所述传感器的中心；

感应电极，为梳状结构，其梳齿形状为一系列同心圆弧，其对应的圆心位于所述传感器的中心，该梳状结构的梳齿与屏蔽电极梳状结构的梳齿互相交错设置。

9.根据权利要求8所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，

所述屏蔽电极为两边对称的梳状结构；

两个分离的所述感应电极对称设置在屏蔽电极的两侧，分别与差分放大型信号测量电路的两输入端电性相连。

10.根据权利要求8或9所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，所述屏蔽电极梳状结构的长度大于所述感应电极梳状结构的长度，所述屏蔽电极梳状结构的第一部分与感应电极的梳状结构相互交错设置；

所述驱动机构包括：驱动电极，该驱动电极通过锚点固定于衬底，呈梳状结构，其梳齿形状为一系列同心圆弧，其对应的圆心位于所述传感器的中心，其与屏蔽电极梳状结构的第二部分相互交错设置。

11.根据权利要求8或9所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，所述驱动机构包括：

两驱动电极，分别与驱动信号的两输入端电性连接；

V形梁结构，连接于两驱动电极和屏蔽电极之间，由热膨胀材料构成，用于在两驱动电极通交流电时膨胀和收缩，推动屏蔽电极相对于感应电极振动。

12.根据权利要求11所述的旋转谐振式三维电场传感器，包括：

两个所述的驱动机构，对称设置于屏蔽电极的两侧。

13.根据权利要求1所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，

X方向电场测量单元和Y方向电场测量单元的屏蔽电极通过梁结构与外围的固定于衬底的锚点相连接，和/或

Z方向电场测量单元的屏蔽电极通过梁结构与外围的固定于衬底的锚点相连接。

14.根据权利要求1所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，所述驱动机构的驱动形式为：静电驱动、热驱动、电磁驱动、压电驱动或形状记忆合金驱动。

15.根据权利要求1至6、8、9、13、14中任一项所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，所述梁结构、驱动机构、X方向电场测量单元、Y方向电场测量单元和Z方向电场测量单元均集成于单片衬底上。

16.根据权利要求1至6、8、9、13、14中任一项所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中，各梳状结构的梳齿尖端为方形、圆形、T形或阶梯形。

17.根据权利要求1至6、8、9、13、14中任一项所述的旋转谐振式三维电场传感器，其中：

衬底的材料为硅、玻璃、金属或合金；

梁结构的材料为硅、金属或合金；

X方向电场测量单元、Y方向电场测量单元和Z方向电场测量单元的材料为硅、金属或合金。