MEMS加速度计

摘要： 随着我国重大建设项目的日益增多,核电设施、大型桥梁、大科学装置等重要建筑工程对其所处环境的振动控制要求愈发苛刻,对工程振动的监测需求也日益强烈。基于硅微加工和超精密制造的MEMS加速度计集成度更高、尺寸更小、功耗和成本更低,高度契合需要使用极多加速度计的振动环境监测的应用需求。文中介绍了压电式和电容式MEMS加速度计的测量原理、技术特征和发展历程,以及它们所构成无线传感网络在国内外重要建筑上的结构健康监测应用,并根据振动监测系统技术发展需求,展望了MEMS加速度计的发展方向。

摘要： 健康监测类手表与TWS耳机将持续成为可穿戴电子产品市场蓬勃增长的主要推动力,这离不开消费者的兴趣使然和逐步强化的用户黏性,也离不开信号链芯片例如传感器及前端的功能支持。正是有了高性能传感器及前端,可穿戴设备才有机会实现数据收集、信息传输和互动。随着健康监测类可穿戴设备朝着智能化、便携式和融合的趋势发展,用于运动状态监测的MEMS加速度计、用于体温监测的集成数字温度传感器、用于心率与血氧含量测量的光电传感器、生物阻抗测量、生理电势采集传感器等都有成为刚需市场的可能。

摘要： MEMS加速度计作为MEMS应用领域中最早开始研究的传感器之一,是一种微型的机电设备,它可以感知物体在多个轴上的加速度分量。如今,基于微电子机械的加速度计已被广泛应用于太空测量、惯性导航、消费电子、汽车电子和地质勘探等各个领域,其重量往往只有几毫克重,足迹肉眼不可见。本文综述了MEMS加速度计的发展历史,重点介绍了早期油阻尼压阻式微加速度计和空气阻尼电容式微加速度计的结构和原理,并分析了近年MEMS加速度计的发展趋势与应用。

摘要： 针对MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)加速度计零位偏差重复性等问题,提出了一种基于重力矢量模的无依托静态现场标定方法。建立加速度计误差模型并线性化,以静止状态下加速度计输出重力矢量模不变为约束条件,利用最小二乘方法标定标度因数和零位偏差。在随机噪声强度1mg的条件下,该方法能有效标定零位偏差和标度因数,零位偏差标定精度优于0.1mg。并开展了基于MEMS惯组的实测数据试验,该方法零位偏差的标定精度优于0.1mg。相比传统的转台标定方法,该方法无需依托转台等精密仪器,且能有效解决因零位偏差重复性造成的线下标定精度低等问题,现场性好,在MEMS加速度计标定应用中具有良好工程应用价值。

摘要： 环境温度变化造成的热应力是影响MEMS加速度计性能的关键因素。为了提升MEMS加速度计温度稳定性,以蝶翼式MEMS加速度计为研究对象,分别在敏感芯片上设计应力释放结构和敏感芯片与陶瓷基底之间设计应力隔离结构。利用有限元分析工具COMSOL对有无应力释放和隔离结构的情况进行了对比仿真,结果表明敏感单元上的敏感梁应用应力释放结构只有原结构最大应力水平的0.3%,封装时采用应力隔离结构间接连接比原直接连接方式最大应力下降一个数量级。采用微机械加工技术和微电子工艺技术结合的MEMS加工工艺实现含应力隔离结构的加速度计原理样机制作。对样机进行温度测试,试验结果表明有应力释放与隔离结构在-40°C~60°C区间的漂移量比无应力释放与隔离结构提升约3.5倍,验证了应力释放与隔离结构对温度稳定性提升的有效性,研究结果可以为加速度计在高性能、恶劣环境下的应用提供参考。

摘要： ADI推出一款三轴MEMS加速度计,可用于广泛的医疗健康和工业应用,包括生命体征监测、听力辅助和运动计量等设备。ADXL367加速度计与上一代器件(ADXL362)相比,功耗改善了两倍,同时噪声性能提高了30%以上。新款MEMS加速度计还提供更长的现场使用时间,最大限度地延长了电池寿命,并降低了维护频率和成本。ADXL367在100 Hz输出数据速率时,功耗仅为0.88μA;在运动触发的唤醒模式下,功耗为180 nA。与使用功率占空比来实现低功耗的加速度计不同,ADXL367没有通过欠采样混叠输入信号,而是采用全数据速率对传感器的整个带宽进行采样。

摘要： 由于MEMS加速度计具有对超低频加速度的幅频响应敏感的特性,在冲击信号测量应用中,MEMS加速度计测量的冲击信号会出现低频趋势项,使冲击速度和位移分析结果严重失真。本文基于实例研究了经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)、自适应噪声集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adapitive Noise,CEEMDAN)和变分模态分解(Variational Mode Decompostion,VMD)提取趋势项和重构冲击信号的工程应用方法。研究结果表明:对比EMD和CEEMDAN方法,在使用MEMS加速度计的冲击测量系统中采用VMD进行趋势项信号去除更为有效,固有模态函数不会产生模态混叠,可以准确还原冲击信号。

摘要： MEMS加速度计的噪声和线性指标是地震监测应用领域的关键问题,采用闭环力反馈是提高这些性能的有效途径。然而,由于对质量块不需要额外的电极来施加电静力,并且其残余位移会给闭环传递函数带来显著的非线性,从而影响该方法的有效性。因此,本文提出一种基于离散时间反馈的闭环MEMS加速度计,分时完成电容变化检测及静电力反馈,最大程度的减小了反馈信号对检测信号的馈通及耦合。利用开关电容电路中的相关双采样电路噪声消除技术,及电路参数噪声优化,可实现噪声谱密度小于0.5μg/Hz^(1/2)的微加速度计。

摘要： 封装应力是影响MEMS加速度计性能尤其是温度特性的关键因素之一.为降低封装应力,提出了一种两级应力隔离的低应力封装设计,包含芯片级应力隔离和封装级应力缓冲.采用有限元仿真模拟了四种封装设计和四种粘片方式.仿真结果表明,芯片级应力隔离比封装级应力缓冲效果更好,采用两级应力隔离可以将敏感电容的温度特性改善8倍,且四点胶粘片的效果最优.进一步通过实验优化了四点胶粘片的工艺和参数.实验结果表明,采用低应力封装设计的95只加速度计零偏温度系数均值由1450×10-6g/°C降低至243×10-6g/°C,零偏稳定性和零偏重复性均值分别为92×10-6g和45×10-6g.

摘要： 为满足大量程低温漂的MEMS加速度计性能需求,研制了一款宽量程MEMS组合加速度计,并完成了量程、线性度、交叉耦合、分辨率性能参数的测试.针对加速度计在高低温工作环境中的零漂过大的问题,分析了影响因素,设计了一种零位温度补偿算法给出解决方案.实验结果表明:零位温度补偿算法实现了加速度计在-45～+85°C温度范围内零点漂移小于3 mV,满足项目需求.

摘要： 介绍基于MEMS加速度计的地震触发器的测量原理和软硬件设计.该设备可检测地面加速度峰值(PGA)和地面累积绝对速度(CAV),当检测值达到设定阈值时,对外发出报警.以电池供电的地震触发器实现了免维护、长时间的振动监测与记录。该研究在交通运输、基础设施、地震检测、报警系统、环境监视、工程测振、地质勘探等的振动测试与分析等领域具有较好的应用前景。

摘要： 介绍基于MEMS加速度计的地震触发器的测量原理和软硬件设计.该设备可检测地面加速度峰值(PGA)和地面累积绝对速度(CAV),当检测值达到设定阈值时,对外发出报警.以电池供电的地震触发器实现了免维护、长时间的振动监测与记录。该研究在交通运输、基础设施、地震检测、报警系统、环境监视、工程测振、地质勘探等的振动测试与分析等领域具有较好的应用前景。

摘要： 介绍基于MEMS加速度计的地震触发器的测量原理和软硬件设计.该设备可检测地面加速度峰值(PGA)和地面累积绝对速度(CAV),当检测值达到设定阈值时,对外发出报警.以电池供电的地震触发器实现了免维护、长时间的振动监测与记录。该研究在交通运输、基础设施、地震检测、报警系统、环境监视、工程测振、地质勘探等的振动测试与分析等领域具有较好的应用前景。

摘要： 介绍基于MEMS加速度计的地震触发器的测量原理和软硬件设计.该设备可检测地面加速度峰值(PGA)和地面累积绝对速度(CAV),当检测值达到设定阈值时,对外发出报警.以电池供电的地震触发器实现了免维护、长时间的振动监测与记录。该研究在交通运输、基础设施、地震检测、报警系统、环境监视、工程测振、地质勘探等的振动测试与分析等领域具有较好的应用前景。

摘要： 介绍基于MEMS加速度计的地震触发器的测量原理和软硬件设计.该设备可检测地面加速度峰值(PGA)和地面累积绝对速度(CAV),当检测值达到设定阈值时,对外发出报警.以电池供电的地震触发器实现了免维护、长时间的振动监测与记录。该研究在交通运输、基础设施、地震检测、报警系统、环境监视、工程测振、地质勘探等的振动测试与分析等领域具有较好的应用前景。

摘要： 对MEMS加速度计记录的地面震动数据与传统地震加速度计记录的数据进行对比研究, MEMS加速度计含有最大幅值约1×10-2ms-2的噪声，当震动的幅值较小时，无法被MEMS加速度计明显地记录到。因此，对弱小震动的监测，MEMS加速度计并不适用。当振幅较大时，MEMS加速度计记录的波形与传统加速度计基本吻合，其数据的幅频特性与传统加速度计也基本一致。因此对较强地面震动的监测，MEMS加速度计的效果与传统加速度计相当。

摘要： 对MEMS加速度计记录的地面震动数据与传统地震加速度计记录的数据进行对比研究, MEMS加速度计含有最大幅值约1×10-2ms-2的噪声，当震动的幅值较小时，无法被MEMS加速度计明显地记录到。因此，对弱小震动的监测，MEMS加速度计并不适用。当振幅较大时，MEMS加速度计记录的波形与传统加速度计基本吻合，其数据的幅频特性与传统加速度计也基本一致。因此对较强地面震动的监测，MEMS加速度计的效果与传统加速度计相当。

摘要： 对MEMS加速度计记录的地面震动数据与传统地震加速度计记录的数据进行对比研究, MEMS加速度计含有最大幅值约1×10-2ms-2的噪声，当震动的幅值较小时，无法被MEMS加速度计明显地记录到。因此，对弱小震动的监测，MEMS加速度计并不适用。当振幅较大时，MEMS加速度计记录的波形与传统加速度计基本吻合，其数据的幅频特性与传统加速度计也基本一致。因此对较强地面震动的监测，MEMS加速度计的效果与传统加速度计相当。

摘要： 对MEMS加速度计记录的地面震动数据与传统地震加速度计记录的数据进行对比研究, MEMS加速度计含有最大幅值约1×10-2ms-2的噪声，当震动的幅值较小时，无法被MEMS加速度计明显地记录到。因此，对弱小震动的监测，MEMS加速度计并不适用。当振幅较大时，MEMS加速度计记录的波形与传统加速度计基本吻合，其数据的幅频特性与传统加速度计也基本一致。因此对较强地面震动的监测，MEMS加速度计的效果与传统加速度计相当。

摘要： 对MEMS加速度计记录的地面震动数据与传统地震加速度计记录的数据进行对比研究, MEMS加速度计含有最大幅值约1×10-2ms-2的噪声，当震动的幅值较小时，无法被MEMS加速度计明显地记录到。因此，对弱小震动的监测，MEMS加速度计并不适用。当振幅较大时，MEMS加速度计记录的波形与传统加速度计基本吻合，其数据的幅频特性与传统加速度计也基本一致。因此对较强地面震动的监测，MEMS加速度计的效果与传统加速度计相当。

摘要： 本发明涉及一种加速度计可靠性测试方法、装置以及测试用加速度计，所述加速度计可靠性测试方法包括采集加速度计在上电正常工作时的第一电压信号；加速度计为包括敏感结构单元的加速度计；敏感结构单元包括设置在敏感结构单元的质量块两侧的第一加力极板和第二加力极板；在第一加力极板加载第一电压、且第二加力极板加载第二电压时，采集加速度计的第二电压信号；处理第一电压信号和第二电压信号，得到加速度计的第一加速度值；根据第一加速度值，确认加速度计的当前工作情况,从而利用本发明各实施例中加速度计可靠性测试方法能够测试出输入加速度对加速度计的可靠性的影响。

摘要： 本发明公开一种压电振动激励自诊断MEMS加速度计表芯及加速度计。所述加速度计表芯包括：上极板、中间极板、下极板和振动台，所述中间极板位于所述上极板和所述下极板正中间，所述中间极板通过一根悬梁连接到固定位置，所述上极板与所述中间极板构成第一电容，所述下极板与所述中间极板构成第二电容，所述第一电容与所述第二电容构成一对差分电容；所述振动台包括反馈层和振动层，所述反馈层位于所述下极板下侧，所述振动层位于所述反馈层下侧；所述反馈层表面引出反馈输出正电极和反馈输出负电极，所述振动层表面引出驱动正电极和驱动负电极。采用本发明的表芯和加速度计能够实现对振动层振动幅度的检测。

摘要： 本发明提供了一种Z轴加速度计敏感结构及Z轴加速度计，包括衬底和至少一个加速度计敏感结构组，加速度计敏感结构组包括两个加速度计敏感子结构，任一子结构均包括敏感质量块组、第一、第二偏置质量块、第一、第二弹簧支撑梁、第一、第二锚点单元、第一和第二极板，第一弹簧支撑梁分别与敏感质量块组的一侧以及第一锚点单元连接，第二弹簧支撑梁分别与敏感质量块组的另一侧以及第二锚点单元连接，第一偏置质量块与第二敏感质量块的一侧连接，第二偏置质量块与第二敏感质量块的另一侧连接，第一、第二极板与第一、第二敏感质量块一一相对设置。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中Z轴加速度计零偏的稳定性和重复性差、滞回大的技术问题。

摘要： 本发明为一种加速度计表头装接夹具及加速度计安装误差角的控制方法，加速度计表头装接夹具包括夹具底座、夹具上盖和调整结构，夹具底座内设置壳体容置腔，夹具底座用以支撑固定夹具上盖，夹具底座的外壁用于提供翻滚测试的接触面；夹具上盖用于悬挂调整结构且能扣合于夹具底座上；调整结构包括表芯固定部，表芯固定部用于能拆卸地连接固定表芯，调整结构还包括能顶抵调整表芯固定部安装角度的多个位置调整螺钉。本发明通过设计专用的加速度计表头装接夹具，随时依据表芯状态调整安装角度，表芯位置受零件加工精度以及胶粘剂固化过程影响小，提高加速度计的整体精度，降低了成本。

摘要： 本发明提供了一种加速度计的密封方法及加速度计，该加速度计的密封方法包括：步骤S10，对压盖的侧壁与电路基座之间进行激光焊接；步骤S20，对壳体的侧壁与电路基座之间进行激光焊接。通过本发明，缓解了加速度计难以满足密封性要求的技术问题。

摘要： 本发明提供了一种加速度计摆组件与电路的电气连接方法，所述方法包含：根据预定长度的多根金属丝和绝缘件制作两端金属丝露出的绝缘子；将所述绝缘子两端的金属丝分别焊接在加速度计内摆片镀金区的对应焊点位置和加速度计表芯的外接集成电路的对应焊盘位置，使所述加速度计内摆组件通过摆片镀金区与外接集成电路电气连接。

摘要： 本发明公开了一种加速度计及加速度计表头与伺服电路连接方法，该加速度计表头与伺服电路连接方法包括：将玻璃烧结绝缘端子的一端焊接在伺服电路印制电路板上设置的玻璃烧结绝缘端子封装焊盘处；将伺服电路管壳上的引线端子的第二部分穿过所述伺服电路印制电路板上对应的引线端子焊盘，并对所述引线端子的第二部分以及所述引线端子焊盘进行焊接固定；将盖板与所述伺服电路管壳固定连接，在固定连接时使玻璃烧结绝缘端子穿过设置在所述盖板上的通孔；将所述玻璃烧结绝缘端子不与所述玻璃烧结绝缘端子封装焊盘连接的一端通过金丝与加速度计表芯上摆组件的对应区域连接。本发明解决了现有加速度计装配流程较多，工序较为复杂的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种温度补偿型石英挠性加速度计伺服电路及石英挠性加速度计，电路中差动电容转换器的输入端连接石英表头中差动传感器的输出端，差动电容转换器的输出端连接电流积分器的输入端，电流积分器的输出端连接加法器的输入端；温度传感器的输出端连接多项式发生器的输入端，多项式发生器的输出端连接加法器的另一输入端；加法器的输出端连接跨导/补偿放大器的输入端，跨导/补偿放大器的输出端连接石英表头中力矩器线圈的输入端连接，跨导/补偿放大器的输出端连接反馈网络的输入端，反馈网络的输出端连接跨导/补偿放大器的输入端。可实现对石英挠性加速度计零偏、标度因数等进行综合补偿。

摘要： 本发明公开了一种石英挠性加速度计伺服电路及石英挠性加速度计，伺服电路包括差动电容转换器、电流积分器、前置放大器、跨导/补偿放大器、反馈网络和电源升压转换模块；差动电容转换器的输入端与石英挠性加速度计中石英表头的差动电容传感器输出端连接，差动电容转换器的输出端连接电流积分器的输入端，电流积分器的输出端连接前置放大器的输入端，前置放大器的输出端连接跨导/补偿放大器的输入端，跨导/补偿放大器的输出端分别连接反馈网络的输入端和石英挠性加速度计中石英表头的力矩器线圈4输入端，反馈网络的输出端连接前置放大器的输入端；电源升压转换模块用于将外接电源升压变换后为跨导/补偿放大器供电。

摘要： 本实用新型公开一种压电振动激励自诊断MEMS加速度计表芯及加速度计。所述加速度计表芯包括：上极板、中间极板、下极板和振动台，所述中间极板位于所述上极板和所述下极板正中间，所述中间极板通过一根悬梁连接到固定位置，所述上极板与所述中间极板构成第一电容，所述下极板与所述中间极板构成第二电容，所述第一电容与所述第二电容构成一对差分电容；所述振动台包括反馈层和振动层，所述反馈层位于所述下极板下侧，所述振动层位于所述反馈层下侧；所述反馈层表面引出反馈输出正电极和反馈输出负电极，所述振动层表面引出驱动正电极和驱动负电极。采用本实用新型的表芯和加速度计能够实现对振动层振动幅度的检测。