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微机电加速度计

/MEMS accelerometer/
最后更新 2023-03-08
浏览 160
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一种采用半导体批生产工艺加工微结构,并集成相关信号处理电路的微惯性器件。

英文名称
MEMS accelerometer
所属学科
航空宇航科学与技术

主要用来测量载体的加速度,并可通过积分,提供速度和位移的信息。与传统惯性器件相比,微机电加速度计具有体积小、质量轻、功耗小、启动快、成本低、可靠性高、易于实现数字化和智能化等优点,在军民两用方面有着广泛的应用前景。

微机电加速度计的类型较多,按检测质量的运动方式来分,有角振动式和线振动式加速度计;按检测质量支撑方式来分,有扭摆式、悬臂梁式和弹簧支撑方式;按信号检测方式来分,有电容式、电阻式和压电式;按控制方式来分,有开环式和闭环式。

微机电加速度计敏感加速度的原理仍与一般的加速度计相同。硅微挠性加速度计是一种具有代表性的微机电加速度计。硅微挠性加速度计采用闭环工作方式,它利用力平衡回路产生的静电力(或力矩)来平衡加速度引起的作用在检测质量上的惯性力(或力矩)。当无加速度输入时,两个电容器极板的间隙相等,电容量相等。当有加速度α输入时,检测质量受惯性力作用,对挠性支撑形成惯性力矩,惯性力矩使检测质量偏转,导致电容器l极板的间隙增大,电容C1减小;而电容器2极板的间隙减小,电容C2增大。电容差值ΔC作为控制信号,经电子线路形成控制电压ΔU,这个控制电压可作为输入加速度的量度。在电极1和电极2上均施加有偏置电压U0。在控制电压ΔU作用下,使电极1上的电压增大,变为U0U,从而静电吸力增大;而电极2上的电压减小,变为U0U,从而静电吸力减小。这两个静电吸力所形成力矩的合力矩即为静电力平衡回路所产生的静电力矩。(见图)

微机电加速度计典型方案微机电加速度计典型方案


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