一种加速度计制造技术

本发明专利技术提供了一种加速度计，包括：质量块，质量块被设置为：受到驱动而作沿着驱动方向的谐振，同时绕着一回转轴作转动谐振；锚点，质量块连接至锚点；检测电极，用于检测质量块的运动。本发明专利技术的有益效果：利用谐振原理制成新型加速度计，可以实现抗粘附、抗冲击、易与陀螺集成、前端灵敏度可调等功能。

An Accelerometer

The present invention provides an accelerometer, which includes: a mass block, which is set to be driven to resonate along the driving direction while rotating around a rotating axis; an anchor point, where the mass block is connected to the anchor point; and a detection electrode for detecting the motion of the mass block. The beneficial effect of the invention is that a new type of accelerometer is made by using the resonance principle, which can realize the functions of anti-adhesion, anti-impact, easy integration with gyroscope and adjustable front-end sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
一种加速度计
本专利技术涉及一种加速度计，属于微机电

技术介绍
基于微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical-System)加工制作的微型加速度计因其体积小、成本低、集成性好、性能优良等诸多优点已在工业、医疗、民用、军事等非常广泛的领域得到了越来越多的应用。目前，在各类移动终端、相机、游戏手柄、导航仪等产品的应用中，在一定程度上，已经成为标准配置。在研制过程中，电容式、电阻式、压电式作为检测加速度的方式是主要应用的机理，其中，电容式加速度计因其结构简单，成本低廉，并可在低频范围内拥有较高的灵敏度和线性度等优势，成为最为流行的一类加速度计。偏心式被动式加速度计中，频率越低灵敏度越高，在考虑灵敏度的情况下，希望把谐振频率设置更低。但频率越低刚度越小，在刚度较小的情况下，会产生与周围电极或其他结构粘附的情况。如何克服这种粘附情况，是偏心式加速度计难以解决的矛盾。因此，本领域技术人员致力于研发一种全新的加速度计。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：由于现有加工工艺的局限，偏心式加速度计的抗粘附性较差。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种全新架构的加速度计，包括：质量块，质量块被设置为：受到驱动而作沿着驱动方向的谐振，同时绕着一回转轴作转动谐振；锚点，质量块连接至锚点；检测电极，用于检测质量块的运动。进一步地，包括驱动质量块作谐振的驱动电极组。进一步地，驱动电极组至少包括第一驱动电极和第二驱动电极，第一驱动电极和第二驱动电极分别位于质量块的两侧。进一步地，在驱动方向设置一组电极作为反馈电极组，反馈电极组检测质量块在驱动方向运动幅度的大小，并对第一驱动电极和第二驱动电极的驱动信号大小进行反馈。进一步地，质量块是质量块组。进一步地，质量块组包括第一质量块和第二质量块，第一质量块和第二质量块以差分式或反向式进行振动。进一步地，第一质量块和第二质量块通过耦合结构连接。进一步地，加速度计被配置为：可通过调节沿着驱动方向的谐振幅度，改变加速度计的灵敏度。进一步地，加速度计被配置为：当加速度计受到超过其检测范围的冲击或振动时，关闭沿着驱动方向的谐振。本专利技术还提供了一种芯片，是包括有陀螺仪和上述加速度计的单芯片。本专利技术的有益效果：利用谐振原理制成新型加速度计，可以实现抗粘附、抗冲击、易与陀螺集成、前端灵敏度可调等功能。附图说明图1是本专利技术一个较佳实施例中的加速度计的俯视结构示意图；图2是本专利技术一个较佳实施例中的加速度计的侧视结构示意图；图3是本专利技术一个较佳实施例中的加速度计的工作原理示意图；图4是本专利技术另一个较佳实施例中的加速度计的俯视结构示意图；图示：101、111、121质量块102、112、122锚点103弹性件201、202驱动电极211、212驱动电极221、222驱动电极301～306检测电极311～314检测电极321～324检测电极401耦合结构具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。除非另作定义，本专利技术的权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“横”、“纵”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。图1和图2公开了本专利一个较佳实施例。加速度计由质量块101、锚点102、驱动电极组(包括驱动电极201与202)、检测电极组(包括检测电极301～306)组成。质量块101通过弹性件103连接至锚点102，质量块101可以沿着D1方向(称为驱动方向)进行谐振，同时，质量块101也可以绕着回转轴D2进行转动谐振。当质量块101处于D1振动平衡位置时，其质心与回转轴D2重合。本专利中的谐振，即简谐振动，是指物体的加速度在跟偏离平衡位置的位移成正比，且总是在指向平衡位置的回复力的作用下的振动。驱动电极组用于驱动质量块101在D1方向上振动。驱动电极组包括两个驱动电极201和202，它们分别设置在质量块101的两侧。两个驱动电极201和202分别加入频率相同、幅值相同、相位相差180度的交流电压信号AC(可以使用正弦波、方波或其他波形)。在质量块101上加入幅值为DC的直流电压信号。在驱动电极202上，当交流电压信号AC幅值为正时，取驱动电极201上的交流电压信号为负值。此时驱动电极202与质量块101之间的电压差为DC-AC，驱动电极201与质量块101的电压差为DC+AC。由于两个驱动电极与质量块101之间的电压差的不同，从而产生频率与AC相同的、延驱动方向D1的推力或拉力，从而使质量块101产生谐振运动。质量块101的受驱动方式还可以有其他替代方案，例如，也可以在驱动电极201和驱动电极202上加入直流电压信号DC，而在质量块101中加入交流电压信号AC等。检测电极组用于检测质量块101绕回转轴D2的转动。当质量块101受驱动电极组驱动在D1方向上以频率F振动时，质量块101的质心相对于D2的偏心量也是以F为频率波动，当质量块101受到敏感的加速度G时，质量块101所受到的合力相对于D2的合力矩也按F频率进行波动，激发了质量块101绕回转轴D2的转动，该转动被检测电极组检测到，转换为电信号输出。如图3所示，质量块101随驱动电极组的驱动产生延D1方向的振动，当质量块101振动到偏向检测电极202的方向时，质量块101的右侧质量大于左侧，受加速度G的影响，产生绕回转轴D2转动。此时质量块101右侧靠近检测电极306(检测电极306与质量块101之间的距离近，电容变大)，质量块101左侧远离检测电极305(检测电极305与质量块之间的电容变小)。此时根据两个检测电极305、306与质量块101之间的电容差，即可算出质量块101受到的加速度G的大小。当质量块101振动到靠近检测电极201方向时，同理，质量块101左侧会下垂。使质量块101与检测电极305之间电容增大，与检测电极306之间电容减小。根据驱动电极201与驱动电极202驱动信号的变化，质量块101产生如此往复运动。在检测电极305、306与质量块101之间产生输出。受到其他方向的加速度时，工作的原理与上述类似。例如，受到如图1所示的加速度时，质量块101绕转动轴D2作顺时针偏转，此时质量块101的左上方靠近检测电极301，右下方靠近检测电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速度计，其特征在于，包括：质量块，所述质量块被设置为：受到驱动而作沿着所述驱动方向的谐振，同时绕着一回转轴作转动谐振；锚点，所述质量块连接至所述锚点；检测电极，用于检测所述质量块的运动。

【技术特征摘要】
1.一种加速度计，其特征在于，包括：质量块，所述质量块被设置为：受到驱动而作沿着所述驱动方向的谐振，同时绕着一回转轴作转动谐振；锚点，所述质量块连接至所述锚点；检测电极，用于检测所述质量块的运动。2.根据权利要求1所述的一种加速度计，其特征在于，包括驱动所述质量块作谐振的驱动电极组。3.根据权利要求2所述的一种加速度计，其特征在于，所述驱动电极组至少包括第一驱动电极和第二驱动电极，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极分别位于所述质量块的两侧。4.根据权利要求3所述的一种加速度计，其特征在于，在所述驱动方向设置一组电极作为反馈电极组，所述反馈电极组检测所述质量块在所述驱动方向运动幅度的大小，并对所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的驱动信号大小进行反馈。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹波，
申请(专利权)人：深迪半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31