微加速度計(jì)的基本工作原理及工作特點(diǎn)

微加速度計(jì)的基本工作原理及工作特點(diǎn)田源木26201200072012.11.17目錄1、微加速度計(jì)簡介2、微加速度計(jì)分類3、基本工作原理及工作特點(diǎn)4、總結(jié)目錄1、微加速度計(jì)簡介2、微加速度計(jì)分類3、基本工作原理及工作特點(diǎn)4、總結(jié)微加速度計(jì)簡介MEMS器件傳感器執(zhí)行器微加速度計(jì)測量加速度信號(hào)感知信號(hào)轉(zhuǎn)變信號(hào)輸出偏置穩(wěn)定性1mg，標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性1000pm微加速度計(jì)簡介微加速度計(jì)MEMS技術(shù)的突出成果民用領(lǐng)域軍事領(lǐng)域汽車領(lǐng)域汽車碰撞檢測安全氣囊戰(zhàn)術(shù)武器戰(zhàn)術(shù)武器與戰(zhàn)略武器：戰(zhàn)略針對(duì)整體性問題，戰(zhàn)術(shù)針對(duì)局部性問題；戰(zhàn)略針對(duì)長期性問題，戰(zhàn)術(shù)針對(duì)短期性問題；戰(zhàn)略針對(duì)基本性問題，戰(zhàn)術(shù)針對(duì)具體性問題。低成本，中低精度目錄1、微加速度計(jì)簡介2、微加速度計(jì)分類3、基本工作原理及工作特點(diǎn)4、總結(jié)微加速度計(jì)分類分類方式多種多樣有無反饋信號(hào)：微型開環(huán)加速度計(jì)微型閉環(huán)加速度計(jì)敏感信號(hào)方式：微型電容式加速度計(jì)微型壓阻式加速度計(jì)微型壓電式加速度計(jì)隧道電流型加速度計(jì)熱對(duì)流式微加速度計(jì)加工方式：微機(jī)械表面加工加速度計(jì)微機(jī)械體加工加速度計(jì)結(jié)構(gòu)形式：梳齒式微機(jī)電加速度計(jì)“蹺蹺板”擺式微機(jī)電加速度計(jì)“三明治”擺式微機(jī)電加速度計(jì)靜電懸浮式微機(jī)電加速度計(jì)敏感軸數(shù)量：單軸微機(jī)電加速度計(jì)雙軸微機(jī)電加速度計(jì)三軸微機(jī)電加速度計(jì)目錄1、微加速度計(jì)簡介2、微加速度計(jì)分類3、基本工作原理及工作特點(diǎn)4、總結(jié)基本工作原理及工作特點(diǎn)質(zhì)量塊的振動(dòng)（移動(dòng)）質(zhì)量塊感知加速度位移發(fā)生變化測量相應(yīng)的物理量整理后得到加速度基本工作原理及工作特點(diǎn)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)致壓阻兩端的檢測電壓值（信號(hào)處理電路）發(fā)生變化，從而可以通過確定的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出輸入加速度與輸出電壓值的關(guān)系?；竟ぷ髟砑肮ぷ魈攸c(diǎn)1、壓阻式微加速度計(jì)最早出現(xiàn)的微加速度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單,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?；竟ぷ髟砑肮ぷ魈攸c(diǎn)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?；竟ぷ髟砑肮ぷ魈攸c(diǎn)2、電容式微加速度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度和測量精度高穩(wěn)定性好溫度漂移小功耗極低過載保護(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基本工作原理及工作特點(diǎn)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)稱質(zhì)量平板，通過扭轉(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，形成檢測電容當(dāng)有加速度作用時(shí)，不對(duì)稱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調(diào)節(jié)平板的偏轉(zhuǎn)角度，提高系統(tǒng)的測量范圍，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性?；竟ぷ髟砑肮ぷ魈攸c(diǎn)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，由此可通過測量電壓（信號(hào)處理電路）的變化來得知外界加速度的變化?；竟ぷ髟砑肮ぷ魈攸c(diǎn)4、壓電式微加速度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較簡單容易測量缺點(diǎn)：很難測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)格比較昂貴基本工作原理及工作特點(diǎn)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)高于粒子能量的勢壘時(shí)，按照量子力學(xué)可以解出除了在勢壘處的反射外，還有透過勢壘的波函數(shù)，這表明在勢壘的另一邊，粒子具有一定的概率，粒子貫穿勢壘。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，通過檢測隧道電流變化量來間接檢測加速度值。基本工作原理及工作特點(diǎn)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，成品率低目錄1、微加速度計(jì)簡介2、微加速度計(jì)分類3、基本工作原理及工作特點(diǎn)4、總結(jié)類型原理優(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感應(yīng)加速度變化。加工工藝簡單，測量方法易行，測量范圍寬，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檢測加速度變化。結(jié)構(gòu)簡單，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檢測加速度變化。結(jié)構(gòu)簡單，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