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电化学式检测仪

MEMS加速度计浅析

发布日期:2022-10-07 点击率:40

  加速度计(电容式)MEMS 加速度计(电容式)——即加速度传感器——即加速度传感器——微机械加速度计,(mems 加速度计,电容式mems 加速度计!)历史实际上,加速度计早就已经出现在我们的生活中,1657年,某人就发明了这个依靠加速度计计量时间的摆钟。到了二十世纪,各种原理的加速度计如雨后春笋一般涌现,1928振弦式,1938电阻式,1943压电式,1960压阻式,1973压电式,1979电容式。在前面同学的精辟分析后/后面将还有一组同学向大家集中讲解压阻式加速度计,我们主要给大家介绍的是电容式加速度计。

  原理常见的微加速度计 按敏感原理的不同可以分为压电式、压阻式、电容式、谐振式、热对流式等;按照加工工艺方法又可以分为体硅工艺微加速度计和表面工艺微加速度计;按工作方法又可分为开环加速度计和闭环(静电力平衡式)加速度计两种关于电容我们都很熟悉,就是在电容的上下极板上下运动的时候电容会发生变化,图b就是极板左右移动的时候电容发生变化,图c就是当极板中间插有介质,介质运动时电容也会发生变化电容式微加速度计的基本原理,就是利用电容来检测加速度场中检测质量在惯性力作用下的微位移。

  由于微位移将引起检测电容的变化,检测电容信号经过前置放大、信号调理后,以直流电压方式输出,从而间接实现对加速度的检测。电容检测方式有三种:变介电常数型、变面积型和变极板间隙型。

  MEMS加速度计的核心,一部分位于电子电路中,一部分在于机械结构中。经过制造和封装的加速度计可以用来测量单个平面或两个/三个正交平面中的加速度。从概念上讲,加速度传感部分通常包含位于悬梁一端的"运动块"。

  对处于加速状态的多个运动块和横梁系统进行偏转测量,一般是通过传感位于一组固定横梁和一组偏转横梁之间的电容变化完成的,有点类似于宏观的可变电容。由于许多容性传感器具有相对位移非线性的电容特性,因此要用传感器中的电子将信号转换为线性输出。除了电容外,也可以使用压电型传感元件。

  在加速度计数据手册中标明的一些重要特征参数包括带宽和谐振频率、本底噪声、交叉轴灵敏度、漂移、线性度、动态范围、抗冲击能力和功耗。一般来说,谐振频率要比带宽上限高好几倍。带宽和灵敏度通常呈反比关系。

  除了电子器件通常都有的噪声源外,由于MEMS传感器非常小,由运动块上的布朗效应产生的热噪声也是一个显著的噪声源。

  

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