�加速度�是指加速度計與微電子機(jī)械系�(tǒng)�MEMS)相�(jié)合的一種用于測量加速度變化量的裝置,也叫MEMS加速度計。它是一�慣性傳感器,能夠測量物體的加速力,能夠及時分析物體運動狀�(tài),通過微電子機(jī)械系�(tǒng)測量出物體的運動狀�(tài)及軌��
微加速度計按檢測方式,可分為壓阻�、電容式、隧道式、共振式、熱形式等幾��
1. 壓阻式加速度計:通過在質(zhì)量塊的支撐(suspension)上嵌有壓敏電阻來感�(yīng)�(zhì)量塊偏移對支撐產(chǎn)生的�(yīng)力�(jìn)而獲得加速度的信�。壓阻式的主要問題是靈敏度較�,而且溫度�(wěn)定性不�,一般需要大的質(zhì)量塊和溫度補(bǔ)償�
2. 電容式:�(zhì)量快的位移導(dǎo)致其本和另一極板之間的電容發(fā)生變�,或者是�(zhì)量快上有梳狀電極,位移導(dǎo)致感�(yīng)電極之間的電容量變化。通過測量電容量的變化獲得�(zhì)量快位移的變化�(jìn)而知道加速度。電容式的優(yōu)點是靈敏度高,噪聲小,溫度穩(wěn)定性好,缺點是易受電磁干擾,需要特別封��
3. 隧道電流式:通過在活動部件上添加一個隧穿針尖和另一個電極之間通有隧穿電流。當(dāng)載體具有加速度�,活動部件的位移會導(dǎo)致隧道電流的劇烈變化(典型的是位移變化一�?!?0^-10米,隧道電流變化一倍),通過測量隧道電流可以獲得很高的加速度的感�(yīng)靈敏�,而且由于�(zhì)量快可以做的很小,因此器件的體積很小,缺點是低頻噪聲很大,供電電壓較高(上百伏)�
4. 諧振式:通過�(zhì)量塊受到的慣性力來改變另一根梁的軸向應(yīng)力�(jìn)而改變梁的共振頻�。通過共振頻率的測量就可以獲得加速度的信息�
5. 熱傳感式:質(zhì)量塊的位移改變質(zhì)量塊和散熱之間的間距�(jìn)而改變質(zhì)量快的溫�,通過測量溫度的變化來感知加速度�
其中,電容式微加速度計質(zhì)量塊在有加速度時向下運動,與邊框上的另一個電極的距離�(fā)生變�,通過檢測電容的變化可獲得�(zhì)量塊運動的位移,主要�(jié)�(gòu)分為懸臂擺片式和梳齒狀的折疊梁�,并變異成其它類�。前者結(jié)�(gòu)相對簡單些,制作上也多采用體硅加工方�,簡單的擺片式結(jié)�(gòu)由上、下固定電極和可動敏感硅懸臂梁電極組�,用半導(dǎo)體平面工藝各向異性腐蝕,靜電封接技�(shù)封裝完成制作。后者可看作是懸臂梁的并、串組合,設(shè)計上要復(fù)雜得�,微加工方法則以表面犧牲層技�(shù)為主,多晶硅材料的各向同性性質(zhì)可保證微�(jī)械性能的對稱�,批量加工精度高,采用這種�(jié)�(gòu)的敏感部分尺寸做得很�,實�(xiàn)與外圍電路的單片集成。電容式微加速度計的靈敏度高、噪音低、漂移小、結(jié)�(gòu)簡單,在汽車安全氣囊系統(tǒng)和防滑系�(tǒng)獲得廣泛�(yīng)用,其檢測范圍與�(zhǔn)確度的性能指標(biāo)分別�50g(重力加速度��200°/s�500mg�10°/s�100°/s�1°/s,安全氣囊系�(tǒng)檢測碰撞的微加速度計的檢測范圍為�30~50g,精�100mg,檢測側(cè)面碰撞大約為250g�500g,防滑穩(wěn)定系�(tǒng)的測量范圍�2g,精�10mg�
1、尺寸小�
2、重量輕�
3、成本低�
4、易集成�
5、功耗小��
微加速度計通常由一個平行的懸臂梁構(gòu)成,梁的一端固定在邊框架上,另一端懸掛一個小�(zhì)量物體塊(約10mg)作為敏感部件,無加速度時質(zhì)量塊不運�,而當(dāng)有垂直方向加速度�,質(zhì)量塊運動向一個方向偏移,對加速度敏感,并�(zhuǎn)換為電信�,經(jīng)C/V�(zhuǎn)變、放大相敏解�(diào)輸出,換算為加速度�
微加速度計是通過測量由于重力引起的加速度,可以計算出�(shè)備相對于水平面的傾斜角度。通過分析動態(tài)加速度,可以分析出�(shè)備移動的方式?,F(xiàn)在工程師們已�(jīng)想出了很多方法獲得更多的有用的信��
微加速度計可以幫助你的機(jī)器人了解它現(xiàn)在身處的�(huán)�。是在爬山?還是在走下坡,摔倒了沒有?或者對于飛行類的機(jī)器人來說,對于控制姿�(tài)也是至關(guān)重要�。更要確保的是,你的�(jī)器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集�。一個好的工程師能夠使用微加速度計來回答所有上述問��
目前IBM Thinkpad手提電腦里就�(nèi)置了微加速度計,能夠動態(tài)的監(jiān)測出筆記本在使用中的振動,并根據(jù)這些振動�(shù)�(jù),系�(tǒng)會智能的選擇�(guān)閉硬盤還是讓其繼�(xù)運行,這樣可以的保�(hù)由于振動,比如顛簸的工作�(huán)�,或者不小心摔了電腦所造成的硬盤損�,地保護(hù)里面的數(shù)�(jù)。目前在一些先�(jìn)的移動硬盤上也使用了這項技�(shù)�
另外一個用處就是在目前的數(shù)碼相�(jī)和攝像機(jī)里,用微加速度計來檢測拍攝時候的手部的振�,并根據(jù)這些振動,自動調(diào)節(jié)相機(jī)的聚��
微加速度計還可以用來分析�(fā)動機(jī)的振�。汽車防撞氣囊的啟動也可以由微加速度計控��
由此可見微加速度計可以在我們的生活中發(fā)揮重要作用。歸納其�(yīng)用主要有以下幾個方面:振動檢測、姿�(tài)控制、安防報�、消費應(yīng)�、動作識�、狀�(tài)記錄��
微加速度計商�(yè)化最重要的驅(qū)動力來自汽車工業(yè),最成功的是美國模擬器件公司的ADXL05和ADXL50系列單片集成差動電容式加速度計,�(xiàn)月產(chǎn)量達(dá)�200萬只。美國摩托羅拉公司批量生�(chǎn)汽車用MMAS40G電容式加速度計,選擇雙芯片設(shè)計制作技�(shù),封裝為雙列直插式或單列直插式塑封,加速度測量范圍±40g。美國EG&G IC傳感器公司建立了MEMS加工生產(chǎn)�,先后開�(fā)成功3255�3000系列壓阻式加速度��3255型主要用于汽車安全系�(tǒng),敏感芯片與信號自理芯片封裝在表面貼裝的外殼�(nèi)。德國博�、日本電裝公司也有類似產(chǎn)�。微加速度計正替代以往的機(jī)電式加速度傳感器,并伴隨著汽車安全氣囊系統(tǒng)日趨普及而高速增��
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