加速度傳感器的動作測量原理分析
發布時間:2019-03-28 責任編輯:xueqi
【導讀】加速度傳感器元件的基本構成包括主體、彈簧和慣性質體。加速度測量的原理十分簡單並且相當可靠,其理論基礎為與慣性質量有關的牛頓第二定律。
當(dang)傳(chuan)感(gan)器(qi)主(zhu)體(ti)的(de)速(su)度(du)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi),會(hui)產(chan)生(sheng)隨(sui)著(zhe)速(su)度(du)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)的(de)力(li),該(gai)力(li)將(jiang)通(tong)過(guo)彈(dan)簧(huang)被(bei)施(shi)加(jia)於(yu)慣(guan)性(xing)質(zhi)體(ti)上(shang)。具(ju)體(ti)來(lai)說(shuo),首(shou)先(xian)該(gai)力(li)使(shi)彈(dan)簧(huang)發(fa)生(sheng)彎(wan)曲(qu),然(ran)後(hou)元(yuan)件(jian)主(zhu)體(ti)與(yu)慣(guan)性(xing)質(zhi)體(ti)的(de)距(ju)離(li)會(hui)與(yu)加(jia)速(su)度(du)成(cheng)比(bi)例(li)地(di)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。
chuanganqidegongzuoyuanlihuigenjuzhutiyuguanxingzhitixiangduiyidongdejiancefangshidebutongeryousuochayi。dianrongshichuanganqi,zhutiyuguanxingzhitishixianghujueyuande,tongguoceliangdianronglaijiancejiasudu。dangzhutiyuguanxingzhitizhijiandejulijianxiaoshi,dianrongjiuhuizengjia,dianliuhuixiangchuanganqidexinhaochuliIC流動。距離增加時,情況則會相反。傳感器可將主體的加速度轉化為電流、電荷、電壓三者之一從而進行測量。
hexinjishu,chuanganqiketongguoweixiaodedianrongbianhualaijinxingxiangguanceliang,gaimoshitebieshihebeiyongyujiancechuanganqidexiweiyundong,qiexingnengzhuoyue。jiasuduchuanganyuanjianshiyidanjingguiheboliweicailiaozhichengde,yincichuanganqichanpinkeqingsongyingduishiyongshijianhewendubianhuadailaidegezhongtiaozhan,juyouchusedekekaoxinghewendingxingyijiqiansuoweiyoujingdu。
量程1g的傳感元件能夠承受超過50,000g標準的加速度 (1g=地球引力所產生的重力加速度) 。電容式的傳感元件不僅能夠測量正負兩個方向的加速度,還能檢測靜止加速度和振動。
Low-G加jia速su度du傳chuan感gan器qi和he傾qing斜xie傳chuan感gan器qi的de核he心xin部bu分fen,是shi兩liang個ge位wei置zhi對dui稱cheng的de以yi體ti型xing微wei加jia工gong技ji術shu製zhi成cheng的de具ju有you電dian容rong特te性xing的de加jia速su度du傳chuan感gan器qi元yuan件jian。對dui稱cheng的de結jie構gou不bu僅jin減jian小xiao了le溫wen度du依yi賴lai性xing和he它ta軸zhou靈ling敏min度du,還hai提ti升sheng了le線xian性xing。密mi封feng性xing是shi通tong過guo以yi陽yang極ji接jie合he的de方fang式shi使shi晶jing元yuan相xiang互hu接jie合he來lai實shi現xian的de。
因此,傳感元件的封裝變得更容易,可靠性也更好,同時傳感器內阻尼氣體的使用也成為可能。
3軸檢測
3軸加速度傳感器的設計理念是始終沿襲使用1軸加速度傳感器的方式。3軸加速度傳感器元件所用到的技術包括由1軸加速度傳感器發展而來的技術,Bulk MEMS工藝以及電容檢測結構等。

傳感器元件元件內部有多個質量塊,這些通過分散MEMS技術加工出的質量塊被晶元表麵周圍的扭轉彈簧支撐著。與表麵MEMS工藝相比,厚度和重量都更大,從而可以實現高靈敏度和低噪音。
最zui終zhong的de檢jian測ce結jie果guo由you將jiang多duo個ge質zhi量liang塊kuai的de檢jian測ce結jie果guo矢shi量liang疊die加jia得de到dao的de。質zhi量liang塊kuai的de上shang下xia兩liang側ce具ju有you電dian容rong檢jian測ce的de功gong能neng。當dang質zhi量liang塊kuai被bei施shi加jia一yi個ge加jia速su度du時shi,通tong過guo扭niu轉zhuan彈dan簧huang的de作zuo用yong,質zhi量liang塊kuai會hui向xiang旋xuan轉zhuan方fang向xiang運yun動dong,從cong而er質zhi量liang塊kuai上shang下xia兩liang側ce的de電dian容rong會hui隨sui之zhi發fa生sheng變bian化hua。
多個質量塊的矢量組成通過內部的ASIC進行合成計算,就能輸出傳感器X,Y,Z三個方向的加速度。根據計算結果就能夠實現3軸的高精度線性響應。
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