�加速度�(jì)是指加速度�(jì)與微電子�(jī)械系�(tǒng)�MEMS)相�(jié)合的一種用于測(cè)量加速度變化量的裝置,也叫MEMS加速度�(jì)。它是一�慣性傳感器,能夠測(cè)量物體的加速力,能夠及�(shí)分析物體�(yùn)�(dòng)狀�(tài),通過(guò)微電子機(jī)械系�(tǒng)�(cè)量出物體的運(yùn)�(dòng)狀�(tài)及軌��
微加速度�(jì)按檢�(cè)方式,可分為壓阻�、電容式、隧道式、共振式、熱形式等幾種�
1. 壓阻式加速度�(jì):通過(guò)在質(zhì)量塊的支撐(suspension)上嵌有壓敏電阻�(lái)感應(yīng)�(zhì)量塊偏移�(duì)支撐�(chǎn)生的�(yīng)力�(jìn)而獲得加速度的信�。壓阻式的主要問(wèn)題是靈敏度較低,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(guò)�(cè)量電容量的變化獲得質(zhì)量快位移的變化�(jìn)而知道加速度。電容式的優(yōu)�(diǎn)是靈敏度�,噪聲小,溫度穩(wěn)定性好,缺�(diǎn)是易受電磁干�,需要特別封��
3. 隧道電流式:通過(guò)在活�(dòng)部件上添加一�(gè)隧穿針尖和另一�(gè)電極之間通有隧穿電流。當(dāng)載體具有加速度�(shí),活�(dòng)部件的位移會(huì)�(dǎo)致隧道電流的劇烈變化(典型的是位移變化一�(gè)?!?0^-10米,隧道電流變化一倍),通過(guò)�(cè)量隧道電流可以獲得很高的加速度的感�(yīng)靈敏度,而且由于�(zhì)量快可以做的很小,因此器件的體積很小,缺�(diǎn)是低頻噪聲很�,供電電壓較高(上百伏)�
4. 諧振式:通過(guò)�(zhì)量塊受到的慣性力�(lái)改變另一根梁的軸向應(yīng)力�(jìn)而改變梁的共振頻�。通過(guò)共振頻率的測(cè)量就可以獲得加速度的信��
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(guò)�(cè)量溫度的變化�(lái)感知加速度�
其中,電容式微加速度�(jì)�(zhì)量塊在有加速度�(shí)向下�(yùn)�(dòng),與邊框上的另一�(gè)電極的距離發(fā)生變�,通過(guò)檢測(cè)電容的變化可獲得�(zhì)量塊�(yùn)�(dòng)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(lèi)�。前者結(jié)�(gòu)相對(duì)�(jiǎn)單些,制作上也多采用體硅加工方法,簡(jiǎn)單的擺片式結(jié)�(gòu)由上、下固定電極和可�(dòng)敏感硅懸臂梁電極組成,用半導(dǎo)體平面工藝各向異性腐�,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)�(jì)上要�(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(duì)�(chēng)性,批量加工精度�,采用這種�(jié)�(gòu)的敏感部分尺寸做得很�,實(shí)�(xiàn)與外圍電路的單片集成。電容式微加速度�(jì)的靈敏度�、噪音低、漂移小、結(jié)�(gòu)�(jiǎn)�,在汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)和防滑系�(tǒng)獲得廣泛�(yīng)用,其檢�(cè)范圍與準(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(cè)碰撞的微加速度�(jì)的檢�(cè)范圍為�30~50g,精�100mg,檢�(cè)�(cè)面碰撞大約為250g�500g,防滑穩(wěn)定系�(tǒng)的測(cè)量范圍�2g,精�10mg�
1、尺�??�
2、重量輕�
3、成本低�
4、易集成�
5、功耗小��
微加速度�(jì)通常由一�(gè)平行的懸臂梁�(gòu)�,梁的一端固定在邊框架上,另一端懸掛一�(gè)小質(zhì)量物體塊(約10mg)作為敏感部�,無(wú)加速度�(shí)�(zhì)量塊不運(yùn)�(dòng),而當(dāng)有垂直方向加速度�(shí),質(zhì)量塊�(yùn)�(dòng)向一�(gè)方向偏移,對(duì)加速度敏感,并�(zhuǎn)換為電信�(hào),經(jīng)C/V�(zhuǎn)�、放大相敏解�(diào)輸出,換算為加速度�
微加速度�(jì)是通過(guò)�(cè)量由于重力引起的加速度,可以計(jì)算出�(shè)備相�(duì)于水平面的傾斜角�。通過(guò)分析�(dòng)�(tài)加速度,可以分析出�(shè)備移�(dòng)的方式。現(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�(jì)可以幫助你的�(jī)器人了解它現(xiàn)在身處的�(huán)境。是在爬�?還是在走下�,摔倒了�(méi)有?或者對(duì)于飛行類(lèi)的機(jī)器人�(lái)�(shuō),對(duì)于控制姿�(tài)也是至關(guān)重要�。更要確保的�,你的機(jī)器人�(méi)有帶著炸彈自己前往人群密集�。一�(gè)好的工程師能夠使用微加速度�(jì)�(lái)回答所有上述問(wèn)��
目前IBM Thinkpad手提電腦里就�(nèi)置了微加速度�(jì),能夠動(dòng)�(tài)的監(jiān)�(cè)出筆記本在使用中的振�(dòng),并根據(jù)這些振動(dòng)�(shù)�(jù),系�(tǒng)�(huì)智能的選擇關(guān)閉硬�(pán)還是讓其繼續(xù)�(yùn)�,這樣可以的保�(hù)由于振動(dòng),比如顛簸的工作�(huán)�,或者不小心摔了電腦所造成的硬�(pán)損害,地保護(hù)里面的數(shù)�(jù)。目前在一些先�(jìn)的移�(dòng)硬盤(pán)上也使用了這項(xiàng)技�(shù)�
另外一�(gè)用處就是在目前的�(shù)碼相�(jī)和攝像機(jī)里,用微加速度�(jì)�(lái)檢測(cè)拍攝�(shí)候的手部的振�(dòng),并根據(jù)這些振動(dòng),自�(dòng)�(diào)節(jié)相機(jī)的聚��
微加速度�(jì)還可以用�(lái)分析�(fā)�(dòng)�(jī)的振�(dòng)。汽�(chē)防撞氣囊的啟�(dòng)也可以由微加速度�(jì)控制�
由此可見(jiàn)微加速度�(jì)可以在我們的生活中發(fā)揮重要作�。歸納其�(yīng)用主要有以下幾�(gè)方面:振�(dòng)檢測(cè)、姿�(tài)控制、安防報(bào)警、消�(fèi)�(yīng)�、動(dòng)作識(shí)�、狀�(tài)記錄等�
微加速度�(jì)商業(yè)化最重要的驅(qū)�(dòng)力來(lái)自汽�(chē)工業(yè),最成功的是美國(guó)模擬器件公司的ADXL05和ADXL50系列單片集成差動(dòng)電容式加速度�(jì),現(xiàn)月產(chǎn)量達(dá)�200�(wàn)只。美�(guó)摩托羅拉公司批量生產(chǎn)汽車(chē)用MMAS40G電容式加速度�(jì),選擇雙芯片�(shè)�(jì)制作技�(shù),封裝為雙列直插式或單列直插式塑封,加速度�(cè)量范圍�40g。美�(guó)EG&G IC傳感器公司建立了MEMS加工生產(chǎn)�(xiàn),先后開(kāi)�(fā)成功3255�3000系列壓阻式加速度�(jì)�3255型主要用于汽�(chē)安全系統(tǒng),敏感芯片與信號(hào)自理芯片封裝在表面貼裝的外殼�(nèi)。德�(guó)博世、日本電裝公司也有類(lèi)似產(chǎn)品。微加速度�(jì)正替代以往的機(jī)電式加速度傳感�,并伴隨著汽�(chē)安全氣囊系統(tǒng)日趨普及而高速增�(zhǎng)�