CN2404125Y - 厚膜压阻式三轴向加速度传感器 - Google Patents
厚膜压阻式三轴向加速度传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2404125Y CN2404125Y CN 99230479 CN99230479U CN2404125Y CN 2404125 Y CN2404125 Y CN 2404125Y CN 99230479 CN99230479 CN 99230479 CN 99230479 U CN99230479 U CN 99230479U CN 2404125 Y CN2404125 Y CN 2404125Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bridge circuit
- axis
- sensitive element
- bridge
- axial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
厚膜压阻式三轴向加速度传感器,包括其敏感元件和与其电连接的X、Y、Z轴向桥路,敏感元件部分包括外边缘的固支结构、陶瓷圆膜片、小瓷环和质量块。在改变敏感元件设计时,敏感元件和X、Y、Z轴向桥路组合成的E型膜片。厚膜力敏电阻的温度特性和桥路设计可消除三轴向之间的机械耦合,对调整传感器输出和频率响应十分灵活。
Description
本实用新型涉及用于车辆、测量仪器、机器人及航空航天等方面的传感器领域,尤其是涉及汽车气囊安全***和底盘控制的厚膜压阻式三轴向加速度传感器。
本实用新型的背景技术是:近年来在汽车工业上对三轴向加速度传感器的需求越来越高,以半导体微机械加工技术制作的压阻式三轴向加速度传感器应运而生。该类产品具有体积小、重量轻的优点,同时在敏感桥路设计上可以采用结构上消除各轴向间耦合干扰的方案,操作上也便于批量生产。然而,由于半导体材料所固有的缺点,传感器的零点温度漂移和灵敏度温度漂移均较大,并且不宜使用在80℃以上,如若克服以上缺点,则传感器制造的成本将会大幅度上升。此外,要想获得高灵敏度的三轴向加速度传感器,就必然要将弹性形变膜的厚度设计的非常薄[如10μm以下],这使操作过程的控制十分困难。
本实用新型的目的是提供一种在对传感器的体积和重量的限制不严格的使用场合下,可以采用传统的厚膜操作、以机械性能优良的陶瓷材料替代半导体硅材料去制作对三轴向的加速度失量或力失量敏感的传感器。厚膜力敏电阻的温度特性可实现消除三轴向之间机械耦合的敏感桥路设计,对调整传感器和频率响应也十分灵活。
本实用新型的技术方案是:厚膜压阻式三轴向加速度传感器,包括其敏感元件和与其电连接的X、Y、Z轴向桥路,其特征在于:所述的敏感元件被置于陶瓷圆膜片2上,其中X轴向桥路的的敏感元件与Y轴向桥路的敏感元件相互垂直设置,Z轴向桥路的敏感元件与X轴向或Y轴向的敏感元件呈45度设置,且X轴向、Y轴向、Z轴向桥路中的敏感元件为等间距设置;
所述的与其电连接的X、Y、Z轴向桥路连接是:对应于X、Y轴向桥路的电阻R2、R3和R1、R4组成全桥,桥压加在R1、R2和R4、R3的连接点上,R2、R3和R1、R4的连接点引出输出信号,对应于Z轴向桥路的电阻R1、R3和R2、R4组成全桥,桥压加在R1、R2和R3、R4的连接点上,R1、R3和R2、R4引出输出信号;
陶瓷圆膜片外边缘的固支结构1,由上下两个环状瓷件组成,陶瓷圆膜片2置于上下两个环状瓷件之中,小瓷环3为空心圆柱置于陶瓷圆膜片2的中心部位,在空心圆柱的小瓷环3下面旋有质量块4,形成横截面为E型的陶瓷圆膜片。
本实用新型的技术方案和已有技术相比所具有的有益效果是:可以用低成本实现以陶瓷材料替代半导体材料、以厚膜操作替代多方面要求很高的半导体微机械加工操作,从而获得温度性能优于半导体的可用于三轴向加速度传感器的厚膜力敏器件。在改变敏感元件设计时,调整操作十分灵活、费用低廉。厚膜力敏电阻的温度特性和桥路设计可消除三轴向之间的机械耦合,对调整传感器输出和频率响应也十分灵活。
附图图面说明:
图1是本实用新型一体化的陶瓷弹性元件图。
图2是图1所示元件图中由几部分陶瓷件组合而成的E型膜片图。
图3是图2所示E型膜片的有效工作部分上的分布与定位示意图。
图4是对应X、Y、Z轴向桥路的组桥方式图。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明:
图1为一体化的陶瓷弹性元件,因其截面如同字母E,所以通常将此类形状的弹性膜片称为E型膜片。决定传感器量程的是图中所标注膜片工作部分的厚度h、外环的内径D和中心圆柱的直径d。
图2为由几部分陶瓷件组合而成的E型膜片,1为外边缘的固支结构,由上下两个环状瓷件实现;2为一陶瓷圆膜片;3为中心部位的小瓷环;4为质量块,可根据传感器量程和对频响的要求,选择重金属或陶瓷材料,它应与小瓷环旋合在一起。陶瓷圆膜片的弹性变膜厚度设计为10μm以下。
图3是以厚膜操作制作厚膜力敏应变电桥在E型膜片有效工作部分上的分布与定位示意图。在一周边固之、横截面为E型的圆膜片上,印刷厚膜电阻,选用钌系电阻浆料和导体浆料,按照与半导体压阻式三轴向加速度传感器相类似的组桥方式印刷并组成三组分别对X.Y.Z三轴向加速度或力矢量具有敏感能力的惠斯登电桥。
X、Y、Z轴向桥路连接是:对应于X、Y轴向桥路的电阻R2、R3和R1、R4组成全桥,桥压加在R1、R2和R4、R3的连接点上,R2、R3和R1、R4的连接点引出输出信号。对应于Z轴向桥路的电阻R1、R3和R2、R4组成全桥,桥压加在R1R2和R3R4的连接点引出输出信号。即对应于X、Y轴向桥路的电阻R1连接电阻R2、R3、R4,对应于Z轴向桥路的电阻R1连接电阻R3再连接电阻R4和R2。
厚膜力敏电阻的温度特性和桥路设计可消除三轴向之间机械耦合,对调整传感器和频率响应也十分灵活。
图4是组桥方式:对应X、Y轴向桥路应为图4a;对应Z轴向桥路应为图4b。
电桥中X、Y轴向施加的力(拉力或压力)为左右方向的力,Z轴向施加的力(拉力或压力)为上下方向的力,只要在质量块上施加不同的力即可在电桥上的输出体现出来。根据F=ma公式可知,F力与质量块m成正比,所施加的质量块m不同,则求出不同的加速度a。
Claims (1)
1、厚膜压阻式三轴向加速度传感器,包括其敏感元件和与其电连接的X、Y、Z轴向桥路,其特征在于:
所述的敏感元件被置于陶瓷圆膜片(2)上,其中X轴向桥路的的敏感元件与Y轴向桥路的敏感元件相互垂直设置,Z轴向桥路的敏感元件与X轴向或Y轴向的敏感元件呈45度设置,且X轴向、Y轴向、Z轴向桥路中的敏感元件为等间距设置;
所述的与其电连接的X、Y、Z轴向桥路连接是:对应于X、Y轴向桥路的电阻R2、R3和R1、R4组成全桥,桥压加在R1、R2和R4、R3的连接点上,R2、R3和R1、R4的连接点引出输出信号,对应于Z轴向桥路的电阻R1、R3和R2、R4组成全桥,桥压加在R1、R2和R3、R4的连接点上,R1、R3和R2、R4引出输出信号:
陶瓷圆膜片外边缘的固支结构[1],由上下两个环状瓷件组成,陶瓷圆膜片[2]置于上下两个环状瓷件之中,小瓷环[3]为空心圆柱置于陶瓷圆膜片[2]的中心部位,在空心圆柱的小瓷环[3]下面旋有质量块[4],形成横截面为E型的陶瓷圆膜片。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 99230479 CN2404125Y (zh) | 1998-10-28 | 1999-09-13 | 厚膜压阻式三轴向加速度传感器 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN98242536 | 1998-10-28 | ||
CN98242536.8 | 1998-10-28 | ||
CN 99230479 CN2404125Y (zh) | 1998-10-28 | 1999-09-13 | 厚膜压阻式三轴向加速度传感器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN2404125Y true CN2404125Y (zh) | 2000-11-01 |
Family
ID=34066045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 99230479 Expired - Fee Related CN2404125Y (zh) | 1998-10-28 | 1999-09-13 | 厚膜压阻式三轴向加速度传感器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN2404125Y (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108444549A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-08-24 | 扬州森瑟尔科技有限公司 | 一种测力/扭矩传感器 |
CN109459068A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-03-12 | 佛山市卓膜科技有限公司 | 一种高精度压电传感器 |
-
1999
- 1999-09-13 CN CN 99230479 patent/CN2404125Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108444549A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-08-24 | 扬州森瑟尔科技有限公司 | 一种测力/扭矩传感器 |
CN109459068A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-03-12 | 佛山市卓膜科技有限公司 | 一种高精度压电传感器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4984467A (en) | Transducer for pressures and/or vibrations and method for manufacturing thereof | |
US4467656A (en) | Transducer apparatus employing convoluted semiconductor diaphragms | |
TWI224190B (en) | Semiconductor pressure sensor | |
CN103941041A (zh) | 一种三框架结构的单质量块三轴mems加速度计 | |
GB2036424A (en) | Device for pressure measurement using a resistor strain gauge | |
US5817943A (en) | Pressure sensors | |
US4974596A (en) | Transducer with conductive polymer bridge | |
CN113340480B (zh) | 一种柔性压力传感器及其制备方法 | |
JPH0534615B2 (zh) | ||
CN1140782C (zh) | 耐高温压力传感器 | |
CN2404125Y (zh) | 厚膜压阻式三轴向加速度传感器 | |
CA1036832A (en) | Pressure sensitive capacitance sensing element | |
CN2420615Y (zh) | 一种厚膜三轴向传感器 | |
Christel et al. | Single-crysytal silicon pressure sensors with 500× overpressure protection | |
CN113984255A (zh) | 一种自带温度补偿的压力传感器芯片的封装结构 | |
Bao et al. | Stress concentration structure with front beam for pressure sensor | |
CN115628840A (zh) | 一种压力传感器和电子设备 | |
US4653329A (en) | Pressure detector and strain member therefor | |
CN2636428Y (zh) | 压力传感器的压阻敏感元件 | |
CN1119638C (zh) | 一种基于陶瓷厚膜技术的六维力传感器 | |
CN112285384A (zh) | 一种基于机械超材料结构的加速度传感器 | |
CN217654652U (zh) | 电容式压力敏感芯片 | |
CN115560884B (zh) | 一种触觉压力传感器及其制备方法 | |
CN117168546B (zh) | 温压复合式传感器及其制备方法、封装结构 | |
CN111998840B (zh) | 一种mems多轴振动传感器结构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |