3、电容扭摆式微加速度计
基本原理与电容式微加速度计相同，结构不同。 敏感单元是不对称质量平板，通过扭转轴与
基座相连，基座上表面布置有固定电极，敏感平板 下表面有相应的运动电极，形成检测电容当有加速 度作用时，不对称平板在惯性力作用下，将发生绕 扭转轴的转动。
当质量平板发生偏移时，可以利用电容的静 电力来调节平板的偏转角度，提高系统的测量范围， 改善系统的动态特性。
实际上一个典型的基本型加速度计包含∶质量块、 弹性件、阻尼元件和限位件。 F=ma=kxrel
这里k是弹性常数、xrel是相对于框体的位移。
3.基本工作原理及 工作特点
Dash pot:阻尼延迟器
3.基本工作原理及工 作特点
1、压阻式微加速度计
➢压 阻 效 应 ： 在一块半导体的某一轴向施加一定
基本工作原理及工 作特点
4、压电式微加速度计
➢压 电 效 应 ： 电介质在沿一定方向上受到外力而
变形时，其内部会产生极化现象，同 时在它的两个相对表面上出现正负相 反的电荷。
➢工 作 原 理 在弹性梁上覆盖一层压电材料膜，上电极和下
电极分别分布在压电材料膜的上表面和下表面上， 当有外界加速度口作用于敏感质量块时，弹性梁上 会产生应力大小变化，由于压电效应作用，器件结 构的上电极和下电极间会产生电压，由此可通过测 量电压（信号处理电路）的变化来得知外界加速度 的变化。
3.基本工作原理及工 作特点
2、电容式微加速度 计
➢优 点 ： ✓灵 敏 度 和 测 量 精 度 高 ✓稳 定 性 好 ✓温 度 漂 移 小 ✓功 耗 极 低 ✓过 载 保 护 能 力 较 强
➢缺 点 ： ✓读 出 电 路 复 杂 ✓易 受 寄 生 电 容 影 响 和 电 磁 干 扰
基本工作原理及工 作特点
的应力时，其电阻率产生变化的现象。
➢工 作 原 理 ： 当有加速度输入时, 悬臂梁在质量块受
到的惯性力牵引下发生变形，导致固连的 压阻膜也随之发生变形，其电阻值就会由 于压阻效应而发生变化，导致压阻两端的 检测电压值（信号处理电路）发生变化， 从而可以通过确定的数学模型推导出输入 加速度与输出电压值的关系。
压电式
根据压电效应，利用压
电膜压缩量来检测加速 度变化。
结构简单，频率响应范围 很快，有很好的线性度。
分辨率低，温漂较
大，压敏电阻制作 困难
隧道电 流式
利用隧道电流对位移变 化的敏感性测量加速度 变化。
极高灵敏度和线性度，非 常宽的频响范围，稳定性 好，可靠性高，抗干扰能 力强，温漂小。
信号噪声大，工作 电压高，加工困难， 成品率低。
3.基本工作原理及工 作特点
5、隧道效应型微加 速度计
➢优 点 ： ✓极 高 的 灵 敏 度 ✓易 检 测 ✓线 性 度 好 ✓温 漂 小 ✓抗 干 扰 能 力 强 ✓可 靠 性 高
➢缺 点 ： ✓隧 道 针 尖 制 作 比 较 复 杂 ✓工 艺 比 较 困 难 ， 成 品 率 低
4.总结：
类型
微机械体加工
敏感信号方式：
压阻式 压电式 电 容式
隧道电流型
热对流式
结构形式： 梳齿式 静电悬浮式
“跷跷板”摆式 “三明治”摆式
敏感轴数量： 单轴微机电式 双轴微机电式 三轴微机电式
3.基本工作原理及 工作特点
基本加速度计概念
通常加速度计包含一个质量块(proof mass， or Seismic mass)，然后测量质量块在加 速度作用下的位移、质量块作用在框架上的力 或者维持质量块位置所需要的力(即主动加速 度计，需要一个闭环控制系统)。测量作用在 质量块上的力(F=ma)或引起的位移有多种方 法，包括应变计、电容、表面波器件、光学方 法(干涉计)和隧道方法等。
3.基本工作原理及工 作特点
2、电容式微加速度计
➢基 本 原 理 位移变化→电容变化
➢工 作 原 理 质量块由弹性微梁支撑连接在基
体上, 检测电容的一个极板一般配置 在运动的质量块上, 一个极板配置在 固定的基体上。当有加速度作用时， 质量块发生位移，上下电容发生变化， 可以得到电容变化差值，进而得到加 速度。
➢隧 道 效 应 粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒 时，按照量子力学可以解出除了在势垒处的 反射外，还有透过势垒的波函数，这表明在 势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子
贯穿势垒。
➢工 作 原 理 平板电极和隧道针尖电极距离达到一定
的条件，可以产生隧道电流。 悬臂梁或者双端固支梁支撑惯性质量块， 质量块在惯性力的作用下，位置将发生偏移， 这个偏移量直接影响到隧道电流的变化，通
3.基本工作原理及 工作特点
4、压电式微加速度计
➢优 点 ： ✓结 构 比 较 简 单 ✓容 易 测 量
➢缺 点 ： ✓很 难 测 量 常 加 速 度 ✓温 度 系 数 较 大 ✓器 件 的 线 性 度 不 够 好 ✓压 电 材 料 价 格 比 较 昂 贵
3.基本工作原理及 工原理及工 作特点
1、压阻式微加速度计
➢最 早 出 现 的 微 加 速 度 计
➢优 点 ： ✓结 构 简 单 , 芯 片 的 制 作 相 对 容 易 ； ✓并 且 接 口 电 路 易 于 实 现 。
➢缺 点 : ✓温 度 系 数 比 较 大 , 对 温 度 敏 感 ; ✓灵 敏 度 比 较 低 ; ✓蠕 变 和 迟 滞 效 应 比 较 明 显 。
微加速度传感器
目录
1、微加速度计简介 2、微加速度计分类 3、基本工作原理及工作特点
4、总结
1.微加速度计简 介
✓MEMS技术的突出成 果
✓低成本，中低精度
✓民用领域
✓汽车碰撞检测，安全 气囊
✓军事领域
2.微加速度计 分类
有无反馈信号： 微型开环加速度计 微型闭环加速度计
加工方式： 微机械表面加工
谢谢观 看
原理
优点
缺点
根据压阻效应，利用扩 加工工艺简单，测量方法 温度效应严重，温
压阻式 散电阻的阻值变化来感 易行，测量范围宽，线性 度系数打，灵敏度
应加速度变化。
度好，重复生产性好。 低。
电容式
利用敏感质量块与固定
电极间距离变化来检测 加速度变化。
结效功性构应耗度简小小。单，。，灵差漂敏动移度式低相有，对较温较好度高线，读受电出寄磁电生干路电扰复容。杂影，响易和