四種微加速計(jì)傳感器異同

微加速度傳感器當(dāng)前1頁(yè)，總共17頁(yè)。目錄1、微加速度計(jì)簡(jiǎn)介2、微加速度計(jì)分類(lèi)3、基本工作原理及工作特點(diǎn)4、總結(jié)當(dāng)前2頁(yè)，總共17頁(yè)。1.微加速度計(jì)簡(jiǎn)介MEMS技術(shù)的突出成果低成本，中低精度民用領(lǐng)域汽車(chē)碰撞檢測(cè)，安全氣囊軍事領(lǐng)域戰(zhàn)術(shù)武器當(dāng)前3頁(yè)，總共17頁(yè)。2.微加速度計(jì)分類(lèi)有無(wú)反饋信號(hào)：微型開(kāi)環(huán)加速度計(jì)微型閉環(huán)加速度計(jì)敏感信號(hào)方式：壓阻式壓電式電容式隧道電流型熱對(duì)流式加工方式：微機(jī)械表面加工微機(jī)械體加工結(jié)構(gòu)形式：梳齒式靜電懸浮式“蹺蹺板”擺式“三明治”擺式敏感軸數(shù)量：?jiǎn)屋S微機(jī)電式雙軸微機(jī)電式三軸微機(jī)電式當(dāng)前4頁(yè)，總共17頁(yè)?；炯铀俣扔?jì)概念通常加速度計(jì)包含一個(gè)質(zhì)量塊(proofmass，orSeismicmass)，然后測(cè)量質(zhì)量塊在加速度作用下的位移、質(zhì)量塊作用在框架上的力或者維持質(zhì)量塊位置所需要的力(即主動(dòng)加速度計(jì)，需要一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng))。測(cè)量作用在質(zhì)量塊上的力(F=ma)或引起的位移有多種方法，包括應(yīng)變計(jì)、電容、表面波器件、光學(xué)方法(干涉計(jì))和隧道方法等。實(shí)際上一個(gè)典型的基本型加速度計(jì)包含∶質(zhì)量塊、彈性件、阻尼元件和限位件。

F=ma=kxrel這里k是彈性常數(shù)、xrel是相對(duì)于框體的位移。3.基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前5頁(yè)，總共17頁(yè)。3.基本工作原理及工作特點(diǎn)Dashpot:阻尼延遲器當(dāng)前6頁(yè)，總共17頁(yè)。1、壓阻式微加速度計(jì)壓阻效應(yīng)：在一塊半導(dǎo)體的某一軸向施加一定的應(yīng)力時(shí)，其電阻率產(chǎn)生變化的現(xiàn)象。工作原理：當(dāng)有加速度輸入時(shí),懸臂梁在質(zhì)量塊受到的慣性力牽引下發(fā)生變形，導(dǎo)致固連的壓阻膜也隨之發(fā)生變形，其電阻值就會(huì)由于壓阻效應(yīng)而發(fā)生變化，導(dǎo)致壓阻兩端的檢測(cè)電壓值（信號(hào)處理電路）發(fā)生變化，從而可以通過(guò)確定的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出輸入加速度與輸出電壓值的關(guān)系。3.基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前7頁(yè)，總共17頁(yè)。最早出現(xiàn)的微加速度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,芯片的制作相對(duì)容易；

并且接口電路易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn):溫度系數(shù)比較大,對(duì)溫度敏感;靈敏度比較低;蠕變和遲滯效應(yīng)比較明顯。1、壓阻式微加速度計(jì)3.基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前8頁(yè)，總共17頁(yè)。2、電容式微加速度計(jì)基本原理位移變化→電容變化工作原理質(zhì)量塊由彈性微梁支撐連接在基體上,檢測(cè)電容的一個(gè)極板一般配置在運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量塊上,一個(gè)極板配置在固定的基體上。當(dāng)有加速度作用時(shí)，質(zhì)量塊發(fā)生位移，上下電容發(fā)生變化，可以得到電容變化差值，進(jìn)而得到加速度。3.基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前9頁(yè)，總共17頁(yè)。2、電容式微加速度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度和測(cè)量精度高穩(wěn)定性好溫度漂移小功耗極低過(guò)載保護(hù)能力較強(qiáng)缺點(diǎn)：讀出電路復(fù)雜易受寄生電容影響和電磁干擾3.基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前10頁(yè)，總共17頁(yè)。3、電容扭擺式微加速度計(jì)基本原理與電容式微加速度計(jì)相同，結(jié)構(gòu)不同。敏感單元是不對(duì)稱(chēng)質(zhì)量平板，通過(guò)扭轉(zhuǎn)軸與基座相連，基座上表面布置有固定電極，敏感平板下表面有相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)電極，形成檢測(cè)電容當(dāng)有加速度作用時(shí)，不對(duì)稱(chēng)平板在慣性力作用下，將發(fā)生繞扭轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)質(zhì)量平板發(fā)生偏移時(shí)，可以利用電容的靜電力來(lái)調(diào)節(jié)平板的偏轉(zhuǎn)角度，提高系統(tǒng)的測(cè)量范圍，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前11頁(yè)，總共17頁(yè)。4、壓電式微加速度計(jì)壓電效應(yīng)：電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。工作原理在彈性梁上覆蓋一層壓電材料膜，上電極和下電極分別分布在壓電材料膜的上表面和下表面上，當(dāng)有外界加速度口作用于敏感質(zhì)量塊時(shí)，彈性梁上會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力大小變化，由于壓電效應(yīng)作用，器件結(jié)構(gòu)的上電極和下電極間會(huì)產(chǎn)生電壓，由此可通過(guò)測(cè)量電壓（信號(hào)處理電路）的變化來(lái)得知外界加速度的變化。基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前12頁(yè)，總共17頁(yè)。4、壓電式微加速度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單容易測(cè)量缺點(diǎn)：很難測(cè)量常加速度溫度系數(shù)較大器件的線性度不夠好壓電材料價(jià)格比較昂貴3.基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前13頁(yè)，總共17頁(yè)。5、隧道效應(yīng)型微加速度計(jì)隧道效應(yīng)粒子運(yùn)動(dòng)遇到一個(gè)高于粒子能量的勢(shì)壘時(shí)，按照量子力學(xué)可以解出除了在勢(shì)壘處的反射外，還有透過(guò)勢(shì)壘的波函數(shù)，這表明在勢(shì)壘的另一邊，粒子具有一定的概率，粒子貫穿勢(shì)壘。工作原理平板電極和隧道針尖電極距離達(dá)到一定的條件，可以產(chǎn)生隧道電流。懸臂梁或者雙端固支梁支撐慣性質(zhì)量塊，質(zhì)量塊在慣性力的作用下，位置將發(fā)生偏移，這個(gè)偏移量直接影響到隧道電流的變化，通過(guò)檢測(cè)隧道電流變化量來(lái)間接檢測(cè)加速度值。3.基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前14頁(yè)，總共17頁(yè)。5、隧道效應(yīng)型微加速度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：極高的靈敏度易檢測(cè)線性度好溫漂小抗干擾能力強(qiáng)可靠性高缺點(diǎn)：隧道針尖制作比較復(fù)雜工藝比較困難，成品率低3.基本工作原理及工作特點(diǎn)當(dāng)前15頁(yè)，總共17頁(yè)。4.總結(jié)：類(lèi)型原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)壓阻式根據(jù)壓阻效應(yīng)，利用擴(kuò)散電阻的阻值變化來(lái)感應(yīng)加速度變化。加工工藝簡(jiǎn)單，測(cè)量方法易行，測(cè)量范圍寬，線性度好，重復(fù)生產(chǎn)性好。溫度效應(yīng)嚴(yán)重，溫度系數(shù)打，靈敏度低。電容式利用敏感質(zhì)量塊與固定電極間距離變化來(lái)檢測(cè)加速度變化。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，漂移低，溫度效應(yīng)小，靈敏度相對(duì)較高，功耗小。差動(dòng)式有較好線性度。讀出電路復(fù)雜，易受寄生電容影響和電磁干擾。壓電式根據(jù)壓電效應(yīng)，利用壓電膜壓縮量來(lái)檢測(cè)加速度變化。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻率響應(yīng)范圍很快，有很好的線性度。分辨率低，溫漂較大，壓敏電阻制