测控技术与仪器类毕业论文——水银电容加速度计结构设计

毕业设计说明书水银电容加速度计结构设计作者: 学号：学院(系):专业:指导教师：评阅人：20**年 6月中北大学毕业设计（论文）任务书学院、系：专业：学生姓名：学号：设计(论文)题目：水银电容加速度计结构设计起迄日期: 20**年2月15日~20**年6月21日设计(论文)地点:指导教师:系主任:发任务书日期:20**年2月15日毕业设计（论文）任务书1．毕业设计（论文）课题的任务和要求：1、学习了解电容式传感器结构；2、查阅有关国内外电容式传感器结构设计发展状况；3、查阅15篇以上文献，其中至少3篇外文资料；2．毕业设计（论文）课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1、查阅相关中英文资料；2、翻译1篇英文资料；3、对所查阅的资料进行整理汇总；4、设计一种较合理的水银电容式加速度传感器结构。

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需要其他设计题目直接联系！！！毕业设计（论文）任务书3．对毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括毕业设计(论文)、图纸、实物样品等)：1、毕业论文一份；2、英文文献1份，相应的中文译文1份。

4．毕业设计（论文）课题工作进度计划：起迄日期工作内容2006年2月15日~ 3月31日4月 1日~ 5月31日6月 1日~ 6月19日6月20日~ 6月21日系统学习，查阅资料，作开题报告；英文资料翻译；撰写毕业论文；论文答辩。

学生所在系审查意见：系主任：年月日电容加速度计结构设计摘要加速度计是一种将运动方向上的加速度转变成可用于测量、监视和控制的电信号的传感器或敏感器件。

电容传感器是能把某些非电量物理量的变化通过一个可变电容器转换成电容量的变化的装置，十分适用于非接触测量。

而电容式加速度计是最常见的，也已成熟推广的传感器，其基本原理就是将电容作为检测接口，来检测由于惯性力作用导致惯性质量体发生的微位移。

这篇论文描述了如何设计出基于电容结构加速度传感器的一种甚至多种结构的过程。

针对目前机械式加速度传感器的弹性结构设计存在高灵敏度与抗高过载之间的矛盾，设计中提出了一种新型电容加速度传感器，屏弃以固态物质作为敏感质量体的传统做法，引用了水银液滴作为对加速度敏感的质量体形成弹性电极，与定电极板构成电容式加速度传感器，即水银电容加速度传感器。

关键词：加速度计，电容传感器，电容加速度计, 水银Structure design of Capacitive Accelerometer using mercuryAbstractAccelerometer is a kind of sensor that transforms the acceleration on the direction of movement to the electrical signal which can be measured, monitored, and controlled. Capacitive sensor can transform non-electronic parameter to the movement of capacity through a varies-capacitor, and it fit for the non-touch measurement. The capacitive accelerometer is very common, and it is popularized maturely. The principium is that used the capacitor as a measure interface, to measure the micro-displacement which was coursed by inertia.This thesis talks about how to design one even more project based on the capacitive sensor. According to the present mechanical accelerometers have the contradiction between the high-sensitive and over-loading, a new configuration of capacitive accelerometer has been designed. Throw over the traditional way that use the solid as susceptive mass, adopt the mercury as mass for accelerator to form the elasticity pole, which compose the capacitive accelerometer with fixed-pole. We call it mercury capacitive accelerated sensing.Keywords: accelerometer，capacitive sensing，capacitive accelerometer，mercury目录第一章绪论........................................ 错误！未定义书签。

1.1 背景知识.................................... 错误！未定义书签。

1.1.1 电容传感器............................ 错误！未定义书签。

1.1.2 加速度电容传感器...................... 错误！未定义书签。

1.2 国内外发展动态.............................. 错误！未定义书签。

1.3 现有电容加速度传感器结构设计分析............ 错误！未定义书签。

1.4 本课题所完成的研究及设计工作................ 错误！未定义书签。

第二章水银电容加速度传感器的原理................... 错误！未定义书签。

2.1 引言......................................... 错误！未定义书签。

2.2 水银电容加速度传感器的基本原理............... 错误！未定义书签。

2.3 水银电容加速度传感器的可行性分析............. 错误！未定义书签。

第三章水银传感器的结构设计及受力分析.............. 错误！未定义书签。

3.1设计思路及相关交代........................... 错误！未定义书签。

3.2 水银加速度计的结构设计...................... 错误！未定义书签。

3.2.1 水银腔为长方体的情形.................. 错误！未定义书签。

3.2.2 水银腔为圆柱形的情形.................. 错误！未定义书签。

3.3 流体力学相关知识储备........................ 错误！未定义书签。

3.3.1 流体的性质................................. 错误！未定义书签。

3.3.2 流体的性质................................ 错误！未定义书签。

3.3.3 流体的张力................................ 错误！未定义书签。

3.4 整体受力分析................................ 错误！未定义书签。

第四章水银传感器结构的强度设计.................... 错误！未定义书签。

4.1 设计背景讨论................................ 错误！未定义书签。

4.2 强度设计.................................... 错误！未定义书签。

4.3 填充水银.................................... 错误！未定义书签。

第五章水银电容加速度传感器的分析及其他............. 错误！未定义书签。

5．1 水银电容加速度传感器的分析................. 错误！未定义书签。

5．2 其他讨论................................... 错误！未定义书签。

5.2.1 材料选取讨论.......................... 错误！未定义书签。

5.2.2 水银填充可行性讨论.................... 错误！未定义书签。

第五章全文总结..................................... 错误！未定义书签。

附录................................................ 错误！未定义书签。

铸造铝合金力学性能............................... 错误！未定义书签。

参考文献............................................ 错误！未定义书签。

致谢................................................ 错误！未定义书签。

外文资料及翻译第一章绪论1.1 背景知识传感器是一种采集信息的重要器件，它能将感受到的非电物理量（如力，加速度，速度，光，声等）转换成便于测量或便于控制的物理量，一般是电学量。

我们所需要的就是设计出将加速度值转换成电容值以便于测量的加速度传感器。

加速度计作为惯性器件最早用于宇航、汽车的导航中，作为最早实现商品化的产品之一的微加速度传感器的研究则始于八十年代初期。

加速度计还被用在生物医疗领域中进行活动监测；在消费类用品中，可以作为敏感仪器的稳定监控装置，如便携式摄象机中的像稳定装置，虚拟现实技术，三维鼠标和运动装置等；工业技术中的应用，如机器人控制，振动检测等；其它的应用，如运输过程中对货物冲击和振动情况的监测和控制；以及军事应用中制导系统等。

1.1.1 电容传感器电容传感器广泛的应用于多种检测系统中,用以测量诸如液位、压力、位移、加速度等物理量,传感电容的变化量往往仅有几个或几十个皮法大小。

S=（1.1）Cεδ其中：ε是电介质的介电常数S是极板正对面积δ是极板间距电容式传感器的基本原理就是物体间的电容量及其结构参数之间的关系，从上式看出我们有三种方式构成我们的电容传感器：也就是电容传感器的三种结构即变间距式，变面积式和变介质式。