一种新型数字式加速度传感器原理与设计

摘要

建立了一种新型纯数字式加速度传感器的理论模型,通过检测吸合时间差检测加速度.该传感器不存在吸合电压的限制,避免了寄生电容的影响,其芯片面积远小于传统电容式加速度传感器;由于输出时间信号,可采用简单的纯数字接口电路检测.理论分析表明,质量块在两个检测电极之间的吸合时间差ΔT与加速度成正比关系,通过检测ΔT的变化即可检测加速度,其灵敏度、非线性与传统电容式加速度传感器相当.设计了一个悬臂梁-质量块结构的加速度传感器,芯片有效面积仅为0.03 mm2,模拟结果显示,工作电压为8 V,加速度为1 gn时,吸合时间的变化ΔT为1.055 4 μs.采用TTL电路进行检测,其分辨率可以达到0.01 gn,满量程±10 gn工作时,非线性度为1.23%.