微加速度傳感器當前1頁，總共17頁。目錄1、微加速度計簡介2、微加速度計分類3、基本工作原理及工作特點4、總結當前2頁，總共17頁。1.微加速度計簡介MEMS技術的突出成果低成本，中低精度民用領域汽車碰撞檢測，安全氣囊軍事領域戰術武器當前3頁，總共17頁。2.微加速度計分類有無反饋信號：微型開環加速度計微型閉環加速度計敏感信號方式：壓阻式壓電式電容式隧道電流型熱對流式加工方式：微機械表面加工微機械體加工結構形式：梳齒式靜電懸浮式“蹺蹺板”擺式“三明治”擺式敏感軸數量：單軸微機電式雙軸微機電式三軸微機電式當前4頁，總共17頁。基本加速度計概念通常加速度計包含一個質量塊(proofmass，orSeismicmass)，然后測量質量塊在加速度作用下的位移、質量塊作用在框架上的力或者維持質量塊位置所需要的力(即主動加速度計，需要一個閉環控制系統)。測量作用在質量塊上的力(F=ma)或引起的位移有多種方法，包括應變計、電容、表面波器件、光學方法(干涉計)和隧道方法等。實際上一個典型的基本型加速度計包含∶質量塊、彈性件、阻尼元件和限位件。

F=ma=kxrel這里k是彈性常數、xrel是相對于框體的位移。3.基本工作原理及工作特點當前5頁，總共17頁。3.基本工作原理及工作特點Dashpot:阻尼延遲器當前6頁，總共17頁。1、壓阻式微加速度計壓阻效應：在一塊半導體的某一軸向施加一定的應力時，其電阻率產生變化的現象。工作原理：當有加速度輸入時,懸臂梁在質量塊受到的慣性力牽引下發生變形，導致固連的壓阻膜也隨之發生變形，其電阻值就會由于壓阻效應而發生變化，導致壓阻兩端的檢測電壓值（信號處理電路）發生變化，從而可以通過確定的數學模型推導出輸入加速度與輸出電壓值的關系。3.基本工作原理及工作特點當前7頁，總共17頁。最早出現的微加速度計優點：結構簡單,芯片的制作相對容易；

并且接口電路易于實現。缺點:溫度系數比較大,對溫度敏感;靈敏度比較低;蠕變和遲滯效應比較明顯。1、壓阻式微加速度計3.基本工作原理及工作特點當前8頁，總共17頁。2、電容式微加速度計基本原理位移變化→電容變化工作原理質量塊由彈性微梁支撐連接在基體上,檢測電容的一個極板一般配置在運動的質量塊上,一個極板配置在固定的基體上。當有加速度作用時，質量塊發生位移，上下電容發生變化，可以得到電容變化差值，進而得到加速度。3.基本工作原理及工作特點當前9頁，總共17頁。2、電容式微加速度計優點：靈敏度和測量精度高穩定性好溫度漂移小功耗極低過載保護能力較強缺點：讀出電路復雜易受寄生電容影響和電磁干擾3.基本工作原理及工作特點當前10頁，總共17頁。3、電容扭擺式微加速度計基本原理與電容式微加速度計相同，結構不同。敏感單元是不對稱質量平板，通過扭轉軸與基座相連，基座上表面布置有固定電極，敏感平板下表面有相應的運動電極，形成檢測電容當有加速度作用時，不對稱平板在慣性力作用下，將發生繞扭轉軸的轉動。當質量平板發生偏移時，可以利用電容的靜電力來調節平板的偏轉角度，提高系統的測量范圍，改善系統的動態特性。基本工作原理及工作特點當前11頁，總共17頁。4、壓電式微加速度計壓電效應：電介質在沿一定方向上受到外力而變形時，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。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，當有外界加速度口作用于敏感質量塊時，彈性梁上會產生應力大小變化，由于壓電效應作用，器件結構的上電極和下電極間會產生電壓，由此可通過測量電壓（信號處理電路）的變化來得知外界加速度的變化。基本工作原理及工作特點當前12頁，總共17頁。4、壓電式微加速度計優點：結構比較簡單容易測量缺點：很難測量常加速度溫度系數較大器件的線性度不夠好壓電材料價格比較昂貴3.基本工作原理及工作特點當前13頁，總共17頁。5、隧道效應型微加速度計隧道效應粒子運動遇到一個高于粒子能量的勢壘時，按照量子力學可以解出除了在勢壘處的反射外，還有透過勢壘的波函數，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到一定的條件，可以產生隧道電流。懸臂梁或者雙端固支梁支撐慣性質量塊，質量塊在慣性力的作用下，位置將發生偏移，這個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。3.基本工作原理及工作特點當前14頁，總共17頁。5、隧道效應型微加速度計優點：極高的靈敏度易檢測線性度好溫漂小抗干擾能力強可靠性高缺點：隧道針尖制作比較復雜工藝比較困難，成品率低3.基本工作原理及工作特點當前15頁，總共17頁。4.總結：類型原理優點缺點壓阻式根據壓阻效應，利用擴散電阻的阻值變化來感應加速度變化。加工工藝簡單，測量方法易行，測量范圍寬，線性度好，重復生產性好。溫度效應嚴重，溫度系數打，靈敏度低。電容式利用敏感質量塊與固定電極間距離變化來檢測加速度變化。結構簡單，漂移低，溫度效應小，靈敏度相對較高，功耗小。差動式有較好線性度。讀出電路復雜，易受寄生電容影響和電磁干擾。壓電式根據壓電效應，利用壓電膜壓縮量來檢測加速度變化。結構簡單，頻率響應范圍很快，有很好的線性度。分辨率低，溫漂較大，壓敏電阻制