CN102707090B - 加速度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种加速度传感器，其包括位于中央可扭转的折叠弹簧、位于折叠弹簧两侧的检测单元，所述检测单元包括第一基底和第二基底、位于第一基底和第二基底上方并分别与折叠弹簧两侧相连的第一质量块和第二质量块、分别自第一质量块和第二质量块向远离折叠弹簧的一侧延伸而出的第一动电极和第二动电极、分别与第一动电极和第二动电极构成梳齿结构形成电容效应的第一定电极和第二定电极、及支撑固定第一定电极和第二定电极的第一固定端和第二固定端，所述第一质量块和第二质量块上靠近折叠弹簧的位置处分别设有第一梁式弹簧和第二梁式弹簧。与相关技术本比，本发明的加速度传感器测量精度高，灵敏度性能更优。

Description

加速度传感器
【技术领域】
本发明涉及一种加速度传感器，尤其涉及一种可单独使用，也可与双轴加速度计结合构成三轴加速度计的加速度传感器。
【背景技术】
随着电子机械***研究的深入及电子设备的智能化，各种类型的传感器得到极大关注。其中，广泛应用于运动***监测和控制的加速度传感器，比如汽车安全气垫装置中的核心测量敏感器件加速度传感器已经形成产品。加速度传感器的种类很多，尤以电容式加速度传感器为主要方向。
加速度传感器包括加速度传感器和双轴加速度传感器两种，加速度传感器成本低、应用较广，不但可以测量单一方向的加速度，还可以与双轴加速度传感器结合构成三轴加速度计，来测量物体在运动过程中三个方向的加速度以测量出物体的运动状态。
相关技术的加速度传感器为平板电容式传感器，其主要包括弹簧、与弹簧相连的质量块、与质量块相连的动电极、与动电极间隔设置并固定不动的静电极。当有外力作用时，质量块和动电极在弹簧的牵引下运动，动电极相对所述静电极发生位移，动电极相对静电极的正对面积发生改变，根据电容C的计算公式：C＝εS/D，从而动电极与静电极之间形成一电容C。其中，S代表所述动电极相对所述静电极之间的相对面积，D代表所述动电极相对所述静电极之间的间距。由上述公式可知，电容C与间距D的改变成非线性关系。因此，该加速度传感器所感测的加速度与电容的变化也呈非线性变化。然而，在实际操作中，需要在有平板式的加速度传感器的集成电路中，设置一个处理模块，该处理模块可以将加速度传感器的非线性输出量转换成线性输出量，以获得所需的参数值。但是，处理模块的存在会使有该加速度传感器的集成电路变得更为复杂，在实际工作中，会产生更多的噪声，从而很大程度地降低了产品的信噪比，使灵敏度及精度受限。
因此，有必要提出一种新的加速度传感器来克服上述问题。
【发明内容】
本发明需解决的技术问题是提供一种测量精度高，性能更优的加速度传感器。
一种加速度传感器，其包括位于中央可扭转的折叠弹簧、位于折叠弹簧两侧的检测单元，所述检测单元包括第一基底和第二基底、位于第一基底和第二基底上方并分别与折叠弹簧两侧相连的第一质量块和第二质量块、分别自第一质量块和第二质量块向远离折叠弹簧的一侧延伸而出的第一动电极和第二动电极、分别与第一动电极和第二动电极构成梳齿结构形成电容效应的第一定电极和第二定电极、及支撑固定第一定电极和第二定电极的第一固定端和第二固定端，所述第一质量块和第二质量块上靠近折叠弹簧的位置处分别设有第一梁式弹簧和第二梁式弹簧。
作为本发明的一种改进，所述第一质量块和第二质量块的大小、形状均相等。
作为本发明的一种改进，第一梁式弹簧和第二梁式弹簧关于折叠弹簧对称。
作为本发明的一种改进，两个动电极的长度相同，且两个定电极的长度相同。
作为本发明的一种改进，所述第一梁式弹簧和第二梁式弹簧的两端分别设有夹持质量块的固定块。
与相关技术相比，本发明加速度传感器由位于中央的可扭转的折叠弹簧支撑位于其两侧的检查单元，实现可扭转式的加速度传感器，通过平衡两侧的检测单元而实现误差小、精度高的测量效果。相比平板式的加速度传感器，会输出线性的测量结果，从而避免相关技术中采用处理模块而导致信噪比低的弊端，大大提高灵敏度及精度，性能更优。
【附图说明】
图1为本发明加速度传感器的两个动电极与两个定电极交错时的状态图。
图2为本发明加速度传感器的两个动电极与两个定电极分开的状态图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，为本发明加速度传感器10，其包括位于中央可扭转的折叠弹簧11、位于折叠弹簧11两侧的检测单元。在本实施例中，检测单元包括两个相互对称设置的检测模块，即第一检测模块100和第二检测模块101。第一检测模块100和第二检测模块101具体包括：两个相隔一定距离的第一基底120和第二基底121、位于第一基底120和第二基底121上方并分别与折叠弹簧11两侧相连的第一质量块130和第二质量块131、分别自第一质量块130和第二质量块131向远离折叠弹簧11的一侧延伸而出的第一动电极140和第二动电极141、分别与第一动电极140和第二动电极141构成梳齿结构形成电容效应的第一定电极150和第二定电极151、及设置于第一定电极150和第二定电极151两端以起到固定作用的第一固定端160和第二固定端161。其中，第一固定端160和第二固定端161是固定于某一外部载体上的。第一基底120和第二基底121可以加强两个质量块的振动量。
第一质量块130和第二质量块131上靠近折叠弹簧11的位置处分别设有分别支撑第一检测模块100和第二检测模块101运动的第一梁式弹簧170和第二梁式弹簧171。第一梁式弹簧170设有夹持于第一质量块130两端的两个第一固定块701，第二梁式弹簧171设有夹持于第二质量块131两端的两个第二固定块711。
在本实施例中，第一质量块130和第二质量块131的大小、形状均相等，同时，第一梁式弹簧170和第二梁式弹簧171关于折叠弹簧11对称，以保证测量的精度。此外，第一动电极140和第二动电极141的长度相等，第一定电极150和第二定电极151的长度相等。
这样，当有外力作用时，第一检测模块100和第二检测模块101会因不同的外力而各自运动，并各自产生电容值ΔC1和ΔC2，而由于折叠弹簧11存在，就会平衡两个检测模块的运动，使二者的电容值ΔC1和ΔC2近乎相等，这样，就会使加速度传感器输出线性度较高的测量结果，从而提高加速度传感器的灵敏度及测量精度。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种加速度传感器，其特征在于：所述加速度传感器包括位于中央可扭转的折叠弹簧、位于折叠弹簧两侧的检测单元，所述检测单元包括两个相隔一定距离的第一基底和第二基底、位于第一基底和第二基底上方并分别与折叠弹簧两侧相连的第一质量块和第二质量块、分别自第一质量块和第二质量块向远离折叠弹簧的一侧延伸而出的第一动电极和第二动电极、分别与第一动电极和第二动电极构成梳齿结构形成电容效应的第一定电极和第二定电极、及支撑固定第一定电极和第二定电极的第一固定端和第二固定端，所述第一质量块和第二质量块上靠近折叠弹簧的位置处分别设有第一梁式弹簧和第二梁式弹簧。
2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于：所述第一质量块和第二质量块的大小、形状均相等。
3.根据权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于：第一梁式弹簧和第二梁式弹簧关于折叠弹簧对称。
4.根据权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于：两个动电极的长度相同，且两个定电极的长度相同。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的加速度传感器，其特征在于：所述第一梁式弹簧和第二梁式弹簧的两端分别设有夹持质量块的固定块。
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