CN106932608B - 加速度传感单元以及加速度计 - Google Patents

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    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses

Abstract

一种加速度传感单元，包括一质量块，所述质量块中具有一镂空部，还包括一设置在固定平面上的锚点，所述锚点通过一悬臂梁与所述质量块连接，以使所述质量块悬置在所述固定平面上，所述锚点以及所述悬臂梁均设置在所述镂空部内，所述质量块在沿所述悬臂梁轴向的两侧具有不同的质量。

Description

加速度传感单元以及加速度计
技术领域
本发明涉及MEMS领域，尤其涉及一种加速度传感单元以及加速度计。
背景技术
现有技术中的MEMS加速度计是采用非对称的质量块来测量XY平面内的加速度。其中沿着X(或Y)方向采用非对称形式，通过测量非对称的质量块在加速度作用下发生的面内旋转，来测得X方向上的加速度。而沿着Y方向则采用对称形式，通过测量质量块在沿着Y周加速度作用下发生的线性平动，来测得Y方向上的加速度。关于该技术，请参考第201310426729.0号中国发明专利申请的内容。
上述结构由于要提供非对称形状的质量块，并且还需要质量块的运动状态稳定，因此导致质量块与固定锚点之间的连接结构复杂。故如何降低此种类型加速度计结构复杂度，是现有技术亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种简化质量块与固定锚点之间的连接结构的加速度传感单元以及加速度计。
为了解决上述问题，本发明提供了一种加速度传感单元，包括一质量块，所述质量块中具有一镂空部，还包括一设置在固定平面上的锚点，所述锚点通过一悬臂梁与所述质量块连接，以使所述质量块悬置在所述固定平面上，所述锚点以及所述悬臂梁均设置在所述镂空部内，所述质量块在沿所述悬臂梁轴向的两侧具有不同的质量。
可选的，所述悬臂梁是平行设置的双梁，所述双梁设置在所述锚点同侧。
可选的，所述双梁上各自包括折叠结构，所述双梁上的折叠结构亦彼此对称。
可选的，所述悬臂梁上还设置一刚体质量块。
可选的，所述刚体质量块设置在所述悬臂梁的中心点。
可选的，所述设置刚体质量块的悬臂梁是平行设置的双梁。
可选的，所述悬臂梁的中心点与所述质量块的质心具有一距离。
本发明还提供了一种加速度计，包括上述的加速度传感单元。
本发明采用一个悬臂梁将质量块悬置在所述固定平面上，并通过调整质量块至悬臂梁的中心，则可以做到质量块在沿垂直于悬臂梁方向的加速度作用下只会发生平动，因此节省了空间并降低了结构复杂度。并且相比于在锚点两侧对称设置两个悬臂梁的方案而言，本具体实施方式中的悬臂梁可以更宽更短，并且单个悬臂梁能够更容易释放在制造过程中产生的应力。
附图说明
附图1是本发明所述加速度传感单元的一具体实施方式的结构示意图。
附图2是本发明所述加速度传感单元的另一具体实施方式的结构示意图。
附图3是本发明所述加速度传感单元的另一具体实施方式的结构示意图。
附图4是本发明所述加速度传感单元的另一具体实施方式的结构示意图。
附图5是本发明所述加速度计的一具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的加速度传感单元以及加速度计的具体实施方式做详细说明。
首先结合附图给出本发明所述加速度传感单元的具体实施方式。
附图1是本具体实施方式所述加速度传感单元的结构示意图，包括质量块11和设置在固定平面(与图面平行，未图示)上的锚点12，所述锚点12通过一悬臂梁13与所述质量块11连接，以使所述质量块11悬置在所述固定平面上。所述质量块中具有一镂空部101，所述锚点12以及所述悬臂梁13均设置在所述镂空部101内，所述质量块11在沿所述悬臂梁13轴向的两侧具有不同的质量。在本具体实施方式中，所述悬臂梁13的中心点与所述质量块11的质心具有一距离，以提供上述非对称设置方式。
继续参考附图1所示，上述质量块11在沿着X方向的加速度作用下，由于质量块11在沿所述悬臂梁13轴向的两侧具有不同的质量，因此会发生面内旋转，通过设置检测电极(未图示)可以检测出该加速度的值。而需要调整质量块11的中心与悬臂梁13的中心沿着Y轴方向对齐，则可以做到质量块11在沿着Y方向的加速度作用下会发生平动，通过设置检测电极(未图示)可以检测出该加速度的值。因此上述结构只采用了一个悬臂梁13将质量块11悬置在所述固定平面上，因此节省了空间。并且相比于在锚点12两侧对称设置两个悬臂梁的方案而言，本具体实施方式中的悬臂梁13可以更宽更短，并且单个悬臂梁能够更容易释放在制造过程中产生的应力。
附图2是本发明所述加速度传感单元的另一具体实施方式的结构示意图，包括质量块11和设置在固定平面上的锚点12，所述锚点12通过一平行设置在锚点12同侧的双梁231与232与所述质量块11连接，以使所述质量块11悬置在所述固定平面上。所述双梁231与232上各自包括折叠结构，所述双梁231与232上的折叠结构亦彼此对称。所述质量块11中具有一镂空部101，所述锚点12以及所述双梁231与232均设置在所述镂空部101内，所述质量块11在沿所述双梁231与232轴向的两侧具有不同的质量。与前一个具体实施方式不同的是，本具体实施方式采用的是平行设置的双梁231与232代替了前一个具体实施方式中的悬臂梁13。通过运用双梁，及可选的折叠结构，该实施方式可以起到调整悬臂梁对XYZ三个方向上加速度的灵敏度的作用，以实现三轴灵敏度都能满足设计要求。
附图3是本发明所述加速度传感单元的另一具体实施方式的结构示意图，包括质量块11和设置在固定平面上的锚点12，所述锚点12通过一悬臂梁33与所述质量块11连接，以使所述质量块11悬置在所述固定平面上。所述悬臂梁33上还设置了刚体质量块331。所述质量块11中具有一镂空部101，所述锚点12以及所述悬臂梁33均设置在所述镂空部101内，所述质量块11在沿所述悬臂梁33轴向的两侧具有不同的质量。与前一个具体实施方式不同的是，本具体实施方式添加了刚体质量块331。所述刚体质量块331优选设置在所述悬臂梁33的中心点。通过运用刚体质量块，该实施方式可以起到改进悬臂梁对XYZ三个方向上加速度的灵敏度的作用，以实现三轴灵敏度都能满足设计要求。
附图4是本发明所述加速度传感单元的另一具体实施方式的结构示意图，包括质量块11和设置在固定平面上的锚点12，所述锚点12通过一平行设置在锚点12同侧的双梁431与432与所述质量块11连接，以使所述质量块11悬置在所述固定平面上。所述双梁431与432上进一步设置了刚体质量块433。所述质量块11中具有一镂空部101，所述锚点12以及双梁431与432、刚体质量块433均设置在所述镂空部101内，所述质量块11在沿所述双梁431与432轴向的两侧具有不同的质量。本具体实施方式结合了前述两个具体实施方式的特征，因此是一种优选的实施方式。
接下来结合附图给出本发明所述加速度计的具体实施方式。
附图5是本具体实施方式所述加速度计的结构示意图，包括质量块51和设置在固定平面(与图面平行，未图示)上的两个锚点52，所述锚点52通过一悬臂梁53与所述质量块51连接，所述质量块51在沿所述悬臂梁53轴向的两侧具有不同的质量。本具体实施方式采用了优选的技术方案，悬臂梁53由双梁531和532构成，且在其中心具有刚体质量块533。锚点52与悬臂梁53之间还具有连接结构54，使在上下位置设置的锚点能够延展到右边位置。所述连接结构54加速度作用下的形变很小，因此锚点52可以看作是为悬臂梁53提供了刚性支撑。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种加速度传感单元，包括一质量块，所述质量块中具有一封闭的镂空部，其特征在于，还包括一设置在固定平面上的锚点，所述锚点通过位于且仅位于其一侧的一悬臂梁与所述质量块连接，以使所述质量块悬置在所述固定平面上，并释放在制造过程中产生的应力；所述锚点以及所述悬臂梁均设置在所述镂空部内，所述质量块在沿所述悬臂梁轴向的两侧具有不同的质量，使得所述质量块在沿着X轴方向的加速度作用下，发生面内旋转；所述质量块的中心与所述悬臂梁的中心沿着Y轴方向对齐，使得所述质量块在沿着Y轴方向的加速度作用下发生平动，所述X轴方向与所述Y轴方向垂直。
2.根据权利要求1所述的加速度传感单元，其特征在于，所述悬臂梁是平行设置的双梁，所述双梁设置在所述锚点同侧。
3.根据权利要求2所述的加速度传感单元，其特征在于，所述双梁上各自包括折叠结构，所述双梁上的折叠结构亦彼此对称。
4.根据权利要求1所述的加速度传感单元，其特征在于，所述悬臂梁上还设置一刚体质量块。
5.根据权利要求4所述的加速度传感单元，其特征在于，所述刚体质量块设置在所述悬臂梁的中心点。
6.根据权利要求4所述的加速度传感单元，其特征在于，所述设置刚体质量块的悬臂梁是平行设置的双梁。
7.根据权利要求1所述的加速度传感单元，其特征在于，所述悬臂梁的中心点与所述质量块的质心具有一距离。
8.一种加速度计，包括权利要求1所述的加速度传感单元。
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