Low-G 动作测量

加速度测量的原理十分简单并且相当可靠,其理论基础为与惯性质量有关的牛顿第二定律。

加速度传感器元件的基本构成包括主体、弹簧和惯性质体。当传感器主体的速度发生变化时,会产生随着速度变化而变化的力,该力将通过弹簧被施加于惯性质体上。具体来说,首先该力使弹簧发生弯曲,然后元件主体与惯性质体的距离会与加速度成比例地发生变化。

传感器的工作原理会根据主体与惯性质体相对移动的检测方式的不同而有所差异。电容式传感器,主体与惯性质体是相互绝缘的,通过测量电容来检测加速度。当主体与惯性质体之间的距离减小时,电容就会增加,电流会向传感器的信号处理IC流动。距离增加时,情况则会相反。传感器可将主体的加速度转化为电流、电荷、电压三者之一从而进行测量。

作为Murata Electronics Oy (以下简称MFI) 的核心技术,传感器可通过微小的电容变化来进行相关测量,该模式特别适合被用于检测传感器的细微运动,且性能卓越。加速度传感元件是以单晶硅和玻璃为材料制成的,因此传感器产品可轻松应对使用时间和温度变化带来的各种挑战,具有出色的可靠性和稳定性以及前所未有精度。

量程1g的传感元件能够承受超过50,000g标准的加速度 (1g=地球引力所产生的重力加速度) 。电容式的传感元件不仅能够测量正负两个方向的加速度,还能检测静止加速度和振动。

MFI的Low-G加速度传感器和倾斜传感器的核心部分,是两个位置对称的以体型微加工技术制成的具有电容特性的加速度传感器元件。对称的结构不仅减小了温度依赖性和它轴灵敏度,还提升了线性。密封性是通过以阳极接合的方式使晶元相互接合来实现的。

因此,传感元件的封装变得更容易,可靠性也更好,同时传感器内阻尼气体的使用也成为可能。


3轴检测 

MFI的3轴加速度传感器的设计理念是始终沿袭使用1轴加速度传感器的方式。3轴加速度传感器元件所用到的技术包括由1轴加速度传感器发展而来的技术,Bulk MEMS工艺以及电容检测结构等。

3轴检测

传感器元件元件内部有多个质量块,这些通过分散MEMS技术加工出的质量块被晶元表面周围的扭转弹簧支撑着。与表面MEMS工艺相比,厚度和重量都更大,从而可以实现高灵敏度和低噪音。

最终的检测结果由将多个质量块的检测结果矢量叠加得到的。质量块的上下两侧具有电容检测的功能。当质量块被施加一个加速度时,通过扭转弹簧的作用,质量块会向旋转方向运动,从而质量块上下两侧的电容会随之发生变化。

多个质量块的矢量组成通过内部的ASIC进行合成计算,就能输出传感器X,Y,Z三个方向的加速度。根据计算结果就能够实现3轴的高精度线性响应。