八梁硅微加速度传感器横向灵敏度的研究

一般的压阻式硅微加速度传感器结构多采用悬臂梁加质量块的形式,这种结构的传感器有很高的灵敏度,但它会产生很高的横向效应.文中介绍一种八梁结构的三轴加速度传感器,通过用ANSYS有限元分析软件仿真计算,说明该结构的加速度传感器具有很小的横向效应.     

MEMS面内大量程加速度传感器设计与分析

针对目前导弹引信等武器系统领域对大量程加速度传感器的迫切需求,设计了一种测量平面内加速度的大量程压阻式加速度传感器.该传感器结构双端固支梁-质量块结构,可有效消除敏感轴轴间的交叉干扰,提高了测量精度.仿真分析表明传感器在敏感轴轴向灵敏度为1.41 μV/gn,可实现对150 000 gn的加速度载荷的测量.     

基于MEMS传感器惯性测量单元设计与实现

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,出现了大量高性价比MEMS传感器,被广泛应用于多个领域。然而惯性测量单元通常包括多个传感器,如三轴MEMS加速度、角速度和磁力传感器,这样要求有多个数据通道输出,给原型系统设计和开发带来不便。基于此,文中设计了一种惯性传感板,集成MEMS三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴磁力传感器,通过单个UART串口可以读取9通道数据。经过试验验证,该惯性传感单元能够满足一般原型系统的快速设计和开发。     

基于MEMS传感器惯性测量单元设计与实现

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,出现了大量高性价比MEMS传感器,被广泛应用于多个领域。然而惯性测量单元通常包括多个传感器,如三轴MEMS加速度、角速度和磁力传感器,这样要求有多个数据通道输出,给原型系统设计和开发带来不便。基于此,本文设计了一种惯性传感板,集成MEMS三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴磁力传感器,通过单个UART串口可以读取9通道数据。经过试验验证,该惯性传感单元能够满足一般原型系统的快速设计和开发。     

基于MMA7261的运输包装环境监测系统

本文介绍了加速度传感器MMA7261的工作原理、结构及功能,设计了基于MMA7261三轴加速度传感器的运输包装环境监测系统,详细叙述了该系统的硬件结构、软件设计和应用前景。     

新型双轴电容式加速度传感器设计

为了实现多轴加速度检测,设计了一种新型双轴电容式加速度传感器.由内、外2个质量块组成,分别由4组折叠梁支撑.传感器通过固定梳齿和活动梳齿之间的距离变化引起两者电容值发生变化,最终测得加速度.通过ANSYS仿真分析得出:传感器的位移灵敏度为0.0845μm/gn(X轴)和0.1381μm/gn(Y轴).结构的一～三阶谐振频率分别为1.34,1.71,14.48kHz.由于各阶模态频率相差很大,避免了跨轴信号的干扰.     

三轴加速度传感器校正方法研究

加速度是研究汽车安全的重要数据来源,而要获得可靠的加速度参数则要求加速度传感器有较高的精确性,针对三轴加速度传感器基本标定和坐标轴不垂直的校正问题,设计了相应的加速度传感器校正模型和模型求解算法,并通过实际测试对比加速度传感器在校正前和校正后的精度,从而来验证校正方法的可用性.经过该方法校正的多轴加速度传感器可以将不垂...     

一种硅微多传感器集成研究

为满足小体积、多参数测量的要求,利用(100)晶面的各向异性压阻特性与MEMS加工工艺特性,在单芯片上集成制作了三轴加速度、绝对压力以及温度等硅微传感器,在结构和检测电路设计上最大限度地减小各传感器之间的相互干扰影响。三轴加速度、绝对压力传感器利用压阻效应导致的电阻变化测量外界加速度和压力变化量,温度传感器利用掺杂单晶硅电阻率随温度变化的原理来测量外界温度。集成传感器具有较好的工艺兼容性,加速度、压力传感器的压敏电阻和温度传感器的测温电阻采用硼离子掺杂制作,加速度和压力传感器设计成工艺兼容的体硅结构。研制的集成传感器芯片尺寸为4mm×6mm×0.9mm。给出了集成传感器的性能测试结果。     

基于三轴加速度传感器的老年人摔倒检测系统

为解决老年人摔倒检测中的检测精度和检测设备功耗高的难题,设计了基于三轴加速度传感器的老年人摔倒检测系统.采用MEMS三轴加速度传感器和低功耗单片机完成人体三轴加速度数据的采集和处理,以满足低功耗要求;并建立基于三轴加速度信息的摔倒检测阈值点判断算法,并对关键参数进行确定,以提高检测算法精度.通过仿真老年人日常行为动作和多种摔倒行为,获取到全面有效实验数据,采用阈值点摔倒检测算法进行验证.摔倒准确率为93.96％,说明系统可以有效地对老年人摔倒行为作出检测,实现低功耗长时间工作.     

单片三轴大量程加速度传感器性能测试与分析

对设计的单片三轴MEMS大量程加速度传感器进行了马歇特锤冲击测试和Hopkinson杆冲击校准试验,得到了三轴加速度传感器冲击过载信号及其各轴向的横向灵敏度比、线性度等关键参数。测试结果表明该三轴传感器在受到117 395.95 gn以上的冲击信号作用时,传感器各轴仍然能够正常工作;其三轴轴向灵敏度均能达到0.1μV/gn以上,各敏感轴受到轴向加速度时其线性度小于6%,轴间横向灵敏度比小于10%。     

Analysis and fabrication of a novel MEMS pendulum angular accelerometer with electrostatic actuator feedback

A new type of sensor to directly detect angular acceleration is essential for inertial and control technology. The above interest motivates us to propose a novel micro electromechanical system (MEMS) pendulum angular accelerometer with electrostatic actuator feedback. It adopts a proof pendulum with optimized moment of inertia, suspended to dual anchors by a pair of torsion spring beams, as sensing component. A pair of electrodes are designed as differential capacitors to detect the torsional angular of pendulum, then measure input angular acceleration in sensing axis. Another pair of electrodes are designed as electrostatic actuators for feedback control loop. The structure and operating principle of the MEMS angular accelerometer are introduced. Then, the structure kinetics analysis and signal detecting scheme based on differential capacitors are provided in detail, and the sensitivity and resolution of sensor are derived. Compared with the other MEMS angular accelerometers, the proof pendulum with optimized moment of inertia improves sensitivity and resolution of sensor. The electrostatic actuators feedback loop optimizes the dynamic capability and nonlinearity characteristic. The sensor is fabricated by MEMS fabrication technology. The ANSYS simulation and test results prove the validity of the theoretical analyses. The MEMS angular accelerometer can be used in industrial robots and aircraft by further implementing the signal processing electrocircuit.     

复合量程微加速度计的研究

在同一个物理过程中往往存在相差上数十倍甚至上万倍的多个加速度值需要测量,例如,分析弹体在发射和飞行过程中的受力情况,既需要测试发射过程中上万个g的加速度,也需要测试飞行过程中几个g的加速度.在这些场合用同一个加速度计很难满足整个过程的测试要求.针对类似的需求,介绍了一种由四个压阻式微加速度计组成的复合量程微加速度计,四个微加速度计量程分别为100 g、500g、1000 g和2000 g.除了主要介绍微加速度计阵列的设计、制造和测试外,还着重介绍了低量程传感器在高过载环境下的结构防护问题.线性测试结果表明该复合量程微加速度计具有较好的线性度,因而可以同时在测量四个不同的量程的加速度值.     

Resonant silicon accelerometers in bulk micromachiningtechnology-an approach

The fabrication and characterization of resonant silicon accelerometers, made in bulk micromachining technology, is presented. The devices consist of a silicon mass, coupled axially to a strain-sensitive vibrating silicon beam. The beam is driven electrothermally and sensed piezoresistively by means of implanted piezoresistors. Two different accelerometer types are shown, differing in the complexity of the respective fabrication processes and in performances. Closed-loop operation of the devices is demonstrated. Also in the closed loop, static and dynamic measurements of prototypes have been performed. The sensor types presented are compared, and the resonant acceleration sensor concept is discussed     

谐振式硅微机械加速度计研究进展

谐振式硅微机械加速度计作为一种新型的对加速度进行测量的传感器,是通过检测加速度施加前后谐振敏感元件谐振频率变化实现对加速度检测的。该传感器具有频率信号输出、稳定性好、灵敏度高、精度高等优点,己成为微传感器的重要发展方向之一。汇总了该传感器的国内外相关研究现状,并对加工工艺进行了总结,讨论了谐振式硅微加速度计设计中的关键技术因素,并给出了未来的发展方向。     

微加速度计在冲击环境下的可靠性研究

微加速度计用于测量载体的加速度,并提供相关的速度和位移信息.微加速度计可以和微型陀螺仪组合构成微型惯性测量单元.但是微加速度计还没有完全实现市场化,微加速度计的可靠性问题已经成为制约其广泛应用的关键因素.微加速度计在加工、封装、运输和实际使用中都可能受到冲击的作用.主要研究压阻式微加速度计在冲击环境下的可靠性问题.通过简化加速度计的结构,得出了悬臂梁上的应力分布.设计了微加速度计在冲击环境下的可靠性试验,分析了加速度计在冲击环境下的主要失效模式及失效机理.得出了压阻式加速度计在冲击环境下的主要失效模式是键合引线的脱落和悬臂梁的断裂.     

基于MEMS三维磁阻传感器的电子指南针的研究

介绍了一种基于MEMS的三维磁阻传感器和加速度传感器的电子指南针系统.相对于由两轴磁阻传感器制造的电子指南针,该系统能够有效补偿倾斜角产生的误差.重点介绍了该系统的测量原理、硬件设计、软件流程.通过中位置均值滤波、限幅滤波、一阶滞后滤波,最大误差控制在1°以内.实验结果表明:本系统可以满足于一般导航领域的要求.     

基于MEMS加速度计的混凝土内部缺陷检测系统

针对冲击回波法进行混凝土内部缺陷检测时,传统的单点有线检测方式存在精度低、检测复杂的问题,提出了一种基于MEMS三轴加速度计的快速检测算法,同时搭建了相应的硬件系统.该系统节点采用MEMS加速度计作为拾振器,利用FPGA作为无线传感器网络节点的控制核心,通过2.4 GHz ISM频段与上位机进行无线通信.经实验测试,系...     

压电式加速度传感器的频响检测分析

频响特性是传感器的重要指标,频响分析是一种得到广泛应用的系统分析方法。介绍了一种频率响应检测技术的实现方法,论述了振动信号采集、分析程序的实现,检测的硬件系统主要为多通道高速采集卡、信号发生调理装置。利用该检测系统对不同厂家、型号的压电式加速度传感器进行检测实验,实验结果表明此系统可以完成对压电式加速度传感器的频响检测分析。     

双轴倾角传感器的设计与实现

光纤陀螺(FOG)寻北仪是利用FOG在相对地球静止时感测到的地球自转角速率在光轴上的分量特性而设计的寻北系统。固定陀螺的基座不水平时,对寻北精度会产生较大的影响。为了检测基座平面的姿态角,并对陀螺的输出值进行补偿,研制了高精度的双轴倾角传感器。该倾角传感器采用双轴石英挠性加速度计作为检测元件,通过采样加速度计在相差180°的2个方向上的输出值,精确地解算出基座平面的姿态角,并消除了加速度计偏值的影响。系统简单,容易实现,且达到了较高的测角精度。     

BESOI-based integrated optical silicon accelerometer

The design, simulation, fabrication and characterization of a new integrated optical accelerometer is presented in this paper. The reduction of fabrication, packaging and thermomechanical stresses are considered by keeping the weak mechanical parts free of stresses. The mechanical sensor consists on a quad beam structure with one single mass. In addition, there are two waveguides on the frame of the chip self-aligned to one on the mass of the accelerometer. Four lateral beams increase the mechanical sensitivity and allow the flat displacement of the optical waveguides on the mass. The working principle is based on the variation of the output light intensity versus the acceleration due to the misalignment of the waveguides. The devices have been optimized by the finite-element method to obtain a mechanical sensitivity of 1 /spl mu/m/g. The fabrication technology is based on BESOI wafers combining bulk an surface micromachining. Moreover, machined glass wafers with cavities are bonded to the silicon wafer for packaging and damping control. Special packaging considerations as dicing, polishing and alignment are also presented. Optical measurements at 633 nm shown an optical sensitivity of 2.3 dB/g for negative and 1.7 dB/g for positive acceleration. This difference in the sensitivity has been demonstrated as a consequence of the passivation layer located over the core of the waveguides.