The invention belongs to the technical field of micro-electromechanical system, in particular to a three-axis threshold accelerometer which can effectively avoid mistriggering in non-sensitive direction, including a substrate, a movable electrode suspension spring, a mass block, a horizontal fixed electrode and a vertical fixed electrode. A convex bar, a movable electrode supporting column, a horizontal fixed electrode supporting column and a vertical fixed electrode supporting column are arranged on the substrate. One end of the movable electrode suspension spring is connected with the mass block, the other end is connected with the movable electrode support column, and the mass block is suspended above the convex bar and the horizontal fixed electrode support column to form the movable electrode. One end of the horizontal fixed electrode is fixedly connected with the supporting column of the horizontal fixed electrode, and the other end is located on the side of the mass block. A cantilever beam structure is formed by fixing the vertical fixed electrode and the supporting column of the vertical fixed electrode, and the vertical fixed electrode is suspended above the mass block. The invention realizes acceleration gradient difference between sensitive direction and non-sensitive direction, and improves reliability and stability of the device.
【技术实现步骤摘要】
一种能有效避免非敏感方向误触发的三轴阈值加速度计
本专利技术属于微机电系统(MEMS)
,具体涉及一种能有效避免非敏感方向误触发的三轴阈值加速度计。技术背景MEMS阈值加速度计是一种集传感与执行于一体的传感器件,作为一种无源器件,因其体积小,重量轻等优点,常常被集成安装到物联网系统中,特别是在供电困难的偏于区域,或者更换电池困难的系统内部。在集成安装系统中,为了能够监测多个方向的加速度阈值,常常需要在不同方向上安装多个单轴阈值加速度计,使系统的集成度降低,三轴阈值加速度计的提出可在集成安装中提高系统集成度。因此,三轴阈值加速度计是当前物联网振动监测系统的最佳选择。目前,三轴阈值加速度计的设计通常采用对称弹簧悬挂的圆形质量块作为可动电极,或者采用环形弹簧连接同心的外圆环质量块作为可动电极,如此设计的三轴阈值加速度计的质量块在敏感方向和非敏感方向的行程差别不大,切悬挂弹簧在敏感方向与非敏感方向的刚度差别小,导致非敏感方向与敏感方向的加速度阈值差别不大,当器件受到非敏感方向的加速度冲击时,很容易导致质量块在敏感方向上与固定电极接触,造成误触发。因此,提高三轴阈值传感器在敏感方向与非敏感方向的加速度梯度差是避免器件在非敏感方向误触发、提高器件稳定性和可靠性的有效途径。随着物联网的发展,在集成安装系统中使用多轴器件取代单轴器件提高系统集成度可缩小安装空间,同时减少数据处理步骤。但是,集成安装系统对器件的稳定性和可靠性要求较高,一旦出现误触发,将大大增加系统的检修成本。通过对现有文献检索发现,LukeJ.Currano等在《SensorsandActuato ...
【技术保护点】
1.一种能有效避免非敏感方向误触发的三轴阈值加速度计,包括衬底(1)、可动电极悬挂弹簧(4)、质量块(5)、水平固定电极(7)和垂直固定电极(9),衬底(1)上固定设有凸条(2)、可动电极支撑柱子(3)和垂直固定电极支撑柱子(8),其特征在于:衬底(1)上还固定设有水平固定电极支撑柱子(6),水平固定电极(7)的一端与水平固定电极支撑柱子(6)固定连接、另一端悬空位于质量块(5)侧面形成悬臂结构;可动电极悬挂弹簧(4)一端与质量块(5)相连、另一端与可动电极支撑柱子(3)相连并将质量块(5)悬空于凸条(2)上方,质量块(5)为中心开有通孔的六边形结构,可动电极支撑柱子(3)、可动电极悬挂弹簧(4)和质量块(5)组成非对称结构的可动电极;垂直固定电极(9)与垂直固定电极支撑柱子(8)固定连接形成三向悬臂梁结构,垂直固定电极(9)悬空于质量块(5)上方,垂直固定电极(9)中心开有通孔。
【技术特征摘要】
1.一种能有效避免非敏感方向误触发的三轴阈值加速度计,包括衬底(1)、可动电极悬挂弹簧(4)、质量块(5)、水平固定电极(7)和垂直固定电极(9),衬底(1)上固定设有凸条(2)、可动电极支撑柱子(3)和垂直固定电极支撑柱子(8),其特征在于:衬底(1)上还固定设有水平固定电极支撑柱子(6),水平固定电极(7)的一端与水平固定电极支撑柱子(6)固定连接、另一端悬空位于质量块(5)侧面形成悬臂结构;可动电极悬挂弹簧(4)一端与质量块(5)相连、另一端与可动电极支撑柱子(3)相连并将质量块(5)悬空于凸条(2)上方,质量块(5)为中心开有通孔的六边形结构,可动电极支撑柱子(3)、可动电极悬挂弹簧(4)和质量块(5)组成非对称结构的可动电极;垂直固定电极(9)与垂直固定电极支撑柱子(8)固定连接形成三向悬臂梁结构,垂直固定电极(9)悬空于质量块(5)上方,垂直固定电极(9)中心开有通孔。2.根据权利要求1所述的一种能有效避免非敏感方向误触发的三轴阈值加速度计,其特征在于:凸条(2)为长方形结构,长50~500微米、宽10~100微米、厚5~50微米,呈环状扇形均匀分布。3.根据权利要求1所述的一种能有效避免非敏感方向误触发的三轴阈值加速度计,其特征在于:质量块(5)悬空于凸条(2)上方5~100微米,质量块(5)边长800~2000微米、厚20~200微米、通孔孔径为100—400微米。4.根据权利要求1所述的一种能有效避免非敏感方向误触发的三轴阈值加速度计,其特征在于:可动电极悬挂弹簧(4)为三组蛇形弹簧,三组蛇形弹簧中心点的连线构成等边三角形结构,线宽5~60微米、厚4~50微米,可动电极悬挂弹簧(4)与质量块(5)相隔120°的边连接。5.根据权利要求1所述的一种能有效避免非敏感方向误触发的三轴阈...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈文国,孔德剑,王瑞,王慧颖,
申请(专利权)人:曲靖师范学院,
类型:发明
国别省市:云南,53
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