四种微加速度计传感器异同

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3.基本工作原理及工作特点
2、电容式微加速度计
优 点 ： 灵 敏 度 和 测 量 精 度 高 稳 定 性 好 温 度 漂 移 小 功 耗 极 低 过 载 保 护 能 力 较 强 缺 点 ： 读 出 电 路 复 杂 易 受 寄 生 电 容 影 响 和 电 磁 干 扰
基本工作原理及工作特点
基本工作原理及工作特点
4、压电式微加速度计
压 电 效 应 ： 电介质在沿一定方向上受到外力而 变形时，其内部会产生极化现象，同 时在它的两个相对表面上出现正负相 反的电荷。 工 作 原 理 在弹性梁上覆盖ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ层压电材料膜，上电极和下电极分别分布在压 电材料膜的上表面和下表面上，当有外界加速度口作用于敏感质量 块时，弹性梁上会产生应力大小变化，由于压电效应作用，器件结 构的上电极和下电极间会产生电压，由此可通过测量电压（信号处 理电路）的变化来得知外界加速度的变化。
压电式
根据压电效应，利用压电膜压 缩量来检测加速度变化。
结构简单，频率响应范围很快， 有很好的线性度。
分辨率低，温漂较大，压 敏电阻制作困难
利用隧道电流对位移变化的敏 隧道电流式 感性测量加速度变化。
极高灵敏度和线性度，非常宽的 信号噪声大，工作电压高， 频响范围，稳定性好，可靠性高， 加工困难，成品率低。 抗干扰能力强，温漂小。
3.基本工作原理及工作特点
1、压阻式微加速度计
最 早 出 现 的 微 加 速 度 计
优 点 ： 结 构 简 单 , 芯 片 的 制 作 相 对 容 易 ； 并 且 接 口 电 路 易 于 实 现 。 缺 点 : 温 度 系 数 比 较 大 , 对 温 度 敏 感 ; 灵 敏 度 比 较 低 ; 蠕 变 和 迟 滞 效 应 比 较 明 显 。
实际上一个典型的基本型加速度计包含∶质量块、弹性件、阻尼 元件和限位件。 F=ma=kxrel 这里k是弹性常数、xrel是相对于框体的位移。
3.基本工作原理及工作特点
Dash pot:阻尼延迟器
3.基本工作原理及工作特点
1、压阻式微加速度计
压 阻 效 应 ： 在一块半导体的某一轴向施加一定 的应力时，其电阻率产生变化的现象。 工 作 原 理 ： 当有加速度输入时, 悬臂梁在质量块受到的惯性力牵 引下发生变形，导致固连的压阻膜也随之发生变形，其 电阻值就会由于压阻效应而发生变化，导致压阻两端的 检测电压值（信号处理电路）发生变化，从而可以通过 确定的数学模型推导出输入加速度与输出电压值的关系。
3 、电容扭摆式微加速度计
基本原理与电容式微加速度计相同，结构不同。 敏感单元是不对称质量平板，通过扭转轴与基座相连，基座 上表面布置有固定电极，敏感平板下表面有相应的运动电极，形成 检测电容当有加速度作用时，不对称平板在惯性力作用下，将发生 绕扭转轴的转动。 当质量平板发生偏移时，可以利用电容的静电力来调节平板 的偏转角度，提高系统的测量范围，改善系统的动态特性。
3.基本工作原理及工作特点
2、电容式微加速度计
基 本 原 理 位移变化→电容变化
工 作 原 理 质量块由弹性微梁支撑连接在基体上, 检测电 容的一个极板一般配置在运动的质量块上, 一个 极板配置在固定的基体上。当有加速度作用时， 质量块发生位移，上下电容发生变化，可以得到 电容变化差值，进而得到加速度。
微加速度传感器
目录 1、微加速度计简介
2、微加速度计分类 3、基本工作原理及工作特点 4、总结
1.微加速度计简介
MEMS技术的突出成果
低成本，中低精度
民用领域 军事领域
汽车碰撞检测，安全气囊
战术武器
2.微加速度计分类
敏感信号方式： 压阻式 压电式 电容式 隧道电流型 热对流式
有无反馈信号： 微型开环加速度计 微型闭环加速度计
隧 道 效 应 粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒时，按照量子力 学可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函 数，这表明在势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子 贯穿势垒。 工 作 原 理 平板电极和隧道针尖电极距离达到一定的条件，可以产 生隧道电流。 悬臂梁或者双端固支梁支撑惯性质量块，质量块在惯性 力的作用下，位置将发生偏移，这个偏移量直接影响到隧 道电流的变化，通过检测隧道电流变化量来间接检测加速 度值。
加工方式：
微机械表面加工
微机械体加工
敏感轴数量：
单轴微机电式 双轴微机电式 三轴微机电式
结构形式：
梳齿式 静电悬浮式 “跷跷板”摆式 “三明治”摆式
3.基本工作原理及工作特点
基本加速度计概念
通 常 加 速 度 计 包 含 一 个 质 量 块 (proof mass ， or Seismic mass) ， 然 后 测 量 质 量 块 在 加 速 度 作 用 下 的 位 移 、 质 量 块 作 用在框架上的力或者维持质量块位置所需要的力(即主动加速 度计，需要一个闭环控制系统)。测量作用在质量块上的力 (F=ma)或引起的位移有多种方法，包括应变计、电容、表面 波器件、光学方法(干涉计)和隧道方法等。
压阻式
加工工艺简单，测量方法易行， 根据压阻效应，利用扩散电阻 测量范围宽，线性度好，重复生 的阻值变化来感应加速度变化。 产性好。
电容式
利用敏感质量块与固定电极间 距离变化来检测加速度变化。
结构简单，漂移低，温度效应小， 读出电路复杂，易受寄生 灵敏度相对较高，功耗小。差动 电容影响和电磁干扰。 式有较好线性度。
3.基本工作原理及工作特点
4、压电式微加速度计
优 点 ： 结 构 比 较 简 单 容 易 测 量 缺 点 ： 很 难 测 量 常 加 速 度 温 度 系 数 较 大 器 件 的 线 性 度 不 够 好 压 电 材 料 价 格 比 较 昂 贵
3.基本工作原理及工作特点
5 、隧道效应型微加速度计
3.基本工作原理及工作特点
5、隧道效应型微加速度计
优 点 ： 极 高 的 灵 敏 度 易 检 测 线 性 度 好 温 漂 小 抗 干 扰 能 力 强 可 靠 性 高
缺 点 ： 隧 道 针 尖 制 作 比 较 复 杂 工 艺 比 较 困 难 ， 成 品 率 低
4.总结：
类型 原理 优点 缺点 温度效应严重，温度系数 打，灵敏度低。