CN2821576Y - 一种电容式mems加速度传感器 - Google Patents

一种电容式mems加速度传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN2821576Y
CN2821576Y CNU2005200824968U CN200520082496U CN2821576Y CN 2821576 Y CN2821576 Y CN 2821576Y CN U2005200824968 U CNU2005200824968 U CN U2005200824968U CN 200520082496 U CN200520082496 U CN 200520082496U CN 2821576 Y CN2821576 Y CN 2821576Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
acceleration sensor
mems acceleration
frame
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CNU2005200824968U
Other languages
English (en)
Inventor
颜永安
于国良
唐晓刚
牛德芳
赵冰
孙中心
星学奎
张桂先
张乐巧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHUANGFENG ELECTRONIC GROUP CO Ltd WEIHAI
Original Assignee
SHUANGFENG ELECTRONIC GROUP CO Ltd WEIHAI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHUANGFENG ELECTRONIC GROUP CO Ltd WEIHAI filed Critical SHUANGFENG ELECTRONIC GROUP CO Ltd WEIHAI
Priority to CNU2005200824968U priority Critical patent/CN2821576Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN2821576Y publication Critical patent/CN2821576Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • 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
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • 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
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0862—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system
    • G01P2015/0882—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system for providing damping of vibrations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种电容式MEMS加速度传感器，其是由中间电极、上下电极构成的三明治式差动电容结构，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁，其特点是中间可动电极的质量块中央开一个孔洞，中间电极的边框上加工多个缝隙。这样，当质量块做上下位移时，腔室中的空气可通中间电极的孔洞，并可从周边缝隙排出，可加强空气的流动，起到阻止质量块自由运动的作用。以减小阻尼，并起到降低噪音的作用。本实用新型结构简单，加工方便，可靠性高，可降低生产条件和成本，是一种理想的减小阻尼，降低噪音的电容式MEMS加速度传感器。

Description

一种电容式MEMS加速度传感器
技术领域
本实用新型涉及一种地震传感装置，具体地说是一种电容式MEMS加速度传感器。
背景技术
石油地震勘探中常用地震检波器，其阻尼调整方法是加阻尼环或调弹簧刚度、调整弹簧刚度，对灵敏度带来影响，加阻尼环是一种有效方法，当线圈在磁场中动动产生电流，而阻尼环产生一个反向磁场阻止线圈运动，起到阻尼作用。
电容式MEMS加速度传感器，包括上电极、下电极和可移动的中间电极，上电极、下电极是以微机械加工技术形成的槽型电极，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁等，由中央可动电极和上下固定电极构成一个三明治结构受震后，中央电极发生位移引起上下电容量变化，阻尼产生在电容电极间有粘滞性气体，如空气。有的有氩气氮气等保护气体。这些气体在中央电极(质量块)振动时产生阻力。阻尼大，会减小传感器质因数Q
Q＝ω0m/b
式中ω0为固有频率；m为中间质量块的质量；b为空气或填充气体阻尼。
等效加速度的噪音an
an＝4KbTω0/Mq
式中Kb波尔兹曼常数，T为绝对温度。
从以上二式降低噪音的有效途径一是增加质量块，二是提高品质因数Q，提高品质因数Q的有效办法就是减小阻尼b。
减小阻尼还可采取真空办法，但真空封装设备复杂、昂贵，封接材料要求高。另外由于真空中间电极失去平衡。所以还要增加调整平衡电路。这样大大增加传感器的成本。在噪音达到要求的情况下，还是采取降低噪音的办法，降低成本，提高生产效率。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种构造紧凑、合理，封装容易，成本低，工作可靠，阻尼小，噪音低的电容式MEMS加速度地震传感器。
本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：一种电容式MEMS加速度传感器，包括上电极、下电极和可移动的中间电极，由中间电极、上下电极构成三明治式差动电容结构，上电极、下电极是以微机械加工技术形成的槽型电极，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁，其特征在于：中间可动电极的质量块中央开一个孔洞，中间电极的边框上加工多个缝隙。
本实用新型质量块中央开一个孔洞，周边缝隙以微机械加工技术加工在中间电极边框上。对照现有技术，当质量块做上下位移时，腔室中的空气可通中间电极的孔洞，并可从周边缝隙排出，可加强空气的流动，起到阻止质量块自由运动的作用。以减小阻尼，并起到降低噪音的作用。
本实用新型结构简单，加工方便，可靠性高，不需要复杂抽真空设备。也不需要调整中间电极位置的任何附加电路，可降低生产条件和成本，是一种理想的减小阻尼，降低噪音的电容式MEMS加速度传感器。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图中1.上电极，2.质量块，3.下电极，4.边框，5.悬臂梁，6.孔洞，7.缝隙。
具体实施方式
从图1中可以看出，一种电容式MEMS加速度传感器，包括上电极1、下电极3和可移动的中间电极。中间电极受加速度的作用上、下移动，和上下电极一起构成变间距差动电容。上电极1、下电极3可以是高硅玻璃，也可以用单晶硅。它们是以微机械加工技术形成的槽型电极。上电极1、下电极3同时起到过载保护作用。中间电极夹在上电极1、下电极3之间，其是以[100]晶向的单晶硅为基体，用微机械加工技术形成一个包括边框4、质量块2、悬臂梁5等的一体复合梁结构。质量块2由悬臂梁5等支撑，位于上电极1、下电极3和边框4形成的槽中。受振动感受到加速度时，其受感部件质量块2可以实现上下平动，质量块的振动与上下固定电极间产生一个变间距的差动。本实用新型传感器的输出是电容量，为应用方便起见，备有相应的C-V变换电路等。经振荡电路作用于传感器，再经C-V变换电路、放大电路、A/D转换等，最后单片机输出。可获得模拟量输出，也可以实现数字量输出。具体的应用电路属于已有技术，这里不在详述。
本实用新型的特点是中间可动电极的质量块2中央开一个孔洞6，孔洞6可以是方孔，也可以是圆孔。中间电极的边框4上加工多个缝隙7。本实用新型缝隙7可以设在边框4与上电极1、下电极3接触的上、下侧面上。本实用新型质量块中央的孔洞5，中间电极边框4周边的缝隙7都是以微机械加工技术加工的。这样，当质量块2做上下位移时，腔室中的空气可通中间电极的孔洞6，并可从周边缝隙7排出，可加强空气的流动，起到阻止质量块自由运动的作用。以减小阻尼，并起到降低噪音的作用。
本实用新型结构简单，加工方便，可靠性高，不需要复杂抽真空设备。也不需要调整中间电极位置的任何附加电路，可降低生产条件和成本，是一种理想的减小阻尼，降低噪音的电容式MEMS加速度传感器。

Claims (2)

1、一种电容式MEMS加速度传感器，包括上电极、下电极和可移动的中间电极，由中间电极、上下电极构成三明治式差动电容结构，上电极、下电极是以微机械加工技术形成的槽型电极，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁，其特征在于：中间可动电极的质量块中央开一个孔洞，中间电极的边框上加工多个缝隙。
2、如权利要求1所述的电容式MEMS加速度传感器，其特征在于：边框上的缝隙设在边框与上电极、下电极接触的上、下侧面上。
CNU2005200824968U 2005-04-15 2005-04-15 一种电容式mems加速度传感器 Expired - Lifetime CN2821576Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2005200824968U CN2821576Y (zh) 2005-04-15 2005-04-15 一种电容式mems加速度传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2005200824968U CN2821576Y (zh) 2005-04-15 2005-04-15 一种电容式mems加速度传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN2821576Y true CN2821576Y (zh) 2006-09-27

Family

ID=37018130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNU2005200824968U Expired - Lifetime CN2821576Y (zh) 2005-04-15 2005-04-15 一种电容式mems加速度传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN2821576Y (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100458449C (zh) * 2005-04-15 2009-02-04 威海双丰物探设备股份有限公司 一种电容式mems加速度传感器
CN101529257B (zh) * 2006-11-14 2011-06-15 松下电器产业株式会社 传感器
CN102265184A (zh) * 2008-11-10 2011-11-30 格库技术有限公司 用于地震采集系统的基于mems的电容传感器
CN103543292A (zh) * 2013-11-06 2014-01-29 中北大学 一种基于电容效应和隧道效应的复合式加速度计
US9217805B2 (en) 2010-10-01 2015-12-22 Westerngeco L.L.C. Monitoring the quality of particle motion data during a seismic acquisition

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100458449C (zh) * 2005-04-15 2009-02-04 威海双丰物探设备股份有限公司 一种电容式mems加速度传感器
CN101529257B (zh) * 2006-11-14 2011-06-15 松下电器产业株式会社 传感器
CN102265184A (zh) * 2008-11-10 2011-11-30 格库技术有限公司 用于地震采集系统的基于mems的电容传感器
CN102265184B (zh) * 2008-11-10 2015-01-14 格库技术有限公司 基于mems的电容传感器
US9217805B2 (en) 2010-10-01 2015-12-22 Westerngeco L.L.C. Monitoring the quality of particle motion data during a seismic acquisition
CN103543292A (zh) * 2013-11-06 2014-01-29 中北大学 一种基于电容效应和隧道效应的复合式加速度计
CN103543292B (zh) * 2013-11-06 2016-06-08 中北大学 一种基于电容效应和隧道效应的复合式加速度计

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100458449C (zh) 一种电容式mems加速度传感器
CN2821576Y (zh) 一种电容式mems加速度传感器
CN106908834B (zh) 电化学微震检波器
CN101858927B (zh) 低应力硅微谐振式加速度计
CN107505479A (zh) 一种静电加速度计
CN103344785A (zh) 带自我标定的电容式微惯性传感器
CN207123293U (zh) 可变电容器、麦克风、压力和气体传感器、惯性传感器
CN102252746B (zh) 一种基于大阻尼比的双参量速度和加速度输出拾振器
CN203519643U (zh) 差分式力平衡加速度传感器
Wang et al. A piezoresistive micro-accelerometer with high frequency response and low transverse effect
CN1109900C (zh) 一种超宽频带地震计
CN201673168U (zh) 低应力硅微谐振式加速度计
CN1637391A (zh) 配备有具有mems结构的电容补偿器的差分电容型mems传感器设备
CN202512136U (zh) 一种电容式加速度传感器
CN1892253A (zh) Mems加速度地震传感器
CN1318862C (zh) 加速度地震传感器
CN2812028Y (zh) Mems加速度地震传感器
CN2616915Y (zh) 加速度地震检波器
CN2488068Y (zh) 差动式压电加速度传感器
CN202041541U (zh) 一种基于大阻尼比的双参量速度和加速度输出拾振器
CN101089656A (zh) 速度型磁电式地震检波器
CN211086642U (zh) 一种重力传感器及电子重力仪
CN204848255U (zh) 一种基于电磁感应的微惯性传感器
CN203067639U (zh) 一种三线摆串联空气弹簧隔振机构及隔振系统
CN2720460Y (zh) 电子反馈式地震计

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
AV01 Patent right actively abandoned

Effective date of abandoning: 20090204

C25 Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting