DE102010030878A1 - Micro-mechanical sensor device i.e. acceleration sensor, for measuring e.g. acceleration, for electronic stability program, has control unit controlling application unit i.e. electrodes, such that mass is applied with supplementary force - Google Patents

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Abstract

The device (V) has a seismic mass (1) movably arranged at a substrate (S). A converter unit e.g. resistors (WH, WS), converts forces by a piezoeffect unit to a piezoresistive and/or piezoelectric detection unit. The forces act on the seismic mass into an electric signal by a piezoeffect. A control unit (7) controls a force application unit i.e. electrodes (3a, 3b), such that the seismic mass is temporarily applied with supplementary force. The converter unit comprises suspensions i.e. beams (6a-6c), which movably define the seismic mass at the substrate. An independent claim is also included for a method for measuring acceleration and pressure for a micro-mechanical sensor device.

Description

Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Sensorvorrichtung zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks und dergleichen.The invention relates to a micromechanical sensor device for measuring an acceleration, a pressure and the like.

Mikromechanische Sensorvorrichtungen, beispielsweise in Form von Beschleunigungssensoren werden für vielfältige Anwendungen benötigt, unter anderem in Kraftfahrzeugen für eine Messung der Beschleunigung für ein elektronisches Stabilitätsprogramm oder auch für die Entscheidung, ob ein im Kraftfahrzeug eingebauter Airbag aufgrund eines Unfalls ausgelöst werden soll. Ein weiteres Anwendungsgebiet von Beschleunigungssensoren ist der Consumerbereich, hier beispielsweise der Bereich der Mobiltelefone, bei denen der Beschleunigungssensor für eine Verdrehung eines Bildschirminhalts je nach Orientierung des Mobiltelefons genutzt wird, um so einem Anwender den jeweiligen Inhalt des Bildschirms in aufrechter lesbarer Form unabhängig von der Lage des Mobiltelefons anzeigen zu können.Micromechanical sensor devices, for example in the form of acceleration sensors, are required for a variety of applications, including in motor vehicles for measuring the acceleration for an electronic stability program or for deciding whether an airbag installed in the motor vehicle should be triggered due to an accident. Another field of application of acceleration sensors is the consumer sector, here for example the field of mobile phones, in which the acceleration sensor is used for a rotation of a screen content depending on the orientation of the mobile phone, so a user the contents of the screen in an upright readable form, regardless of location of the mobile phone.

Aus der DE 44 26 163 A1 ist ein Beschleunigungssensor bekannt geworden, der aus einem Feder-Masse-System besteht und dessen Biegebalken mit einer vorgegebenen Resonanzfrequenz schwingt. Der Biegebalken ist dabei zwischen Aufnahmen derart eingespannt, dass er bei fehlender äußerer Krafteinwirkung eine Wölbung bildet. Der Buckel bildet eine mechanische Instabilität, die bei Krafteinwirkung verformbar ist.From the DE 44 26 163 A1 An acceleration sensor is known, which consists of a spring-mass system and whose bending beam oscillates at a predetermined resonant frequency. The bending beam is clamped between recordings such that it forms a curvature in the absence of external force. The hump forms a mechanical instability, which is deformable when force.

Aus der DE 10 2008 002 606 A1 ist ein mikromechanischer Beschleunigungssensor mit einer offenen seismischen Masse bekannt geworden, umfassend ein Substrat, eine Aufhängung, eine seismische Masse sowie feststehende kapazitive Elektroden. Die seismische Masse ist dabei mittels der Aufhängung über dem Substrat aufgehängt und weist einen Masseschwerpunkt auf. Die Aufhängung weist wenigstens zwei Verankerungen an dem Substrat auf, wobei die zwei Verankerungen an gegenüberliegenden Seiten des Massenschwerpunktes angeordnet sind, wobei der Abstand der zwei Verankerungen klein ist im Verhältnis zu einer horizontalen Ausdehnung der seismischen Masse, wobei die zwei Verankerungen eine Mittenachse festlegen, wobei die seismische Masse Ausnehmungen aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten der Mittenachse angeordnet sind und auf der Mittenachse abgewandten Seiten seitlich geöffnet sind, wobei die feststehenden Elektroden in die Ausnehmungen der seismischen Masse wenigstens eingreifen.From the DE 10 2008 002 606 A1 For example, a micromechanical accelerometer with an open seismic mass has been disclosed comprising a substrate, a suspension, a seismic mass, and fixed capacitive electrodes. The seismic mass is suspended by means of the suspension above the substrate and has a center of mass. The suspension has at least two anchors on the substrate, the two anchors being disposed on opposite sides of the center of mass, the spacing of the two anchors being small relative to a horizontal extent of the seismic mass, the two anchors defining a center axis the seismic mass has recesses arranged on opposite sides of the center axis and laterally open sides facing away from the center axis, wherein the fixed electrodes at least engage in the recesses of the seismic mass.

Die Beschleunigung wird dabei mittels einer Änderung einer Kapazität gemessen. Auf einer Kapazitätsänderung basierende Beschleunigungssensoren sind jedoch bezüglich ihrer Abmessungen relativ groß und deshalb teuer.The acceleration is measured by means of a change in capacitance. However, capacitance change based acceleration sensors are relatively large in size and therefore expensive.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die in Anspruch 1 definierte mikromechanische Sensorvorrichtung zur Messung einer Beschleunigung, eines Druckes und dergleichen umfasst ein Substrat, eine seismische Masse, die am Substrat beweglich, vorzugsweise federnd, angeordnet ist, eine Wandlereinrichtung zum Wandeln von Kräften, die auf die Masse einwirken, in ein vorzugsweise elektrisches Signal mittels eines Piezoeffektes, Kraftbeaufschlagungsmittel, insbesondere Elektroden zum Beaufschlagen der seismischen Masse mit einer zusätzlichen Kraft, Steuermittel zum Steuern der Kraftbeaufschlagungsmittel, wobei die Steuermittel die Kraftbeaufschlagungsmittel derart steuern, dass die seismische Masse temporär, insbesondere periodisch mit der zusätzlichen Kraft beaufschlagt wird.The micro-mechanical sensor device for measuring an acceleration, a pressure and the like defined in claim 1 comprises a substrate, a seismic mass, which is arranged on the substrate movable, preferably resilient, a transducer means for converting forces acting on the mass in a Preferably, electrical signal by means of a piezoelectric effect, Kraftbeaufschlagungsmittel, in particular electrodes for applying the seismic mass with an additional force, control means for controlling the Kraftbeaufschlagungsmittel, wherein the control means controlling the Kraftbeaufschlagungsmittel such that the seismic mass is temporarily, in particular periodically loaded with the additional force.

Das in Anspruch 11 definierte Verfahren zum Messen einer Beschleunigung eines Drucks oder dergleichen, insbesondere geeignet zur Durchführung mit einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–10 umfasst die Schritte Einwirken einer äußeren Kraft auf eine seismischen Masse, die an einem Substrat beweglich, vorzugsweise federnd, angeordnet ist, auf Grund einer äußeren Beschleunigung, Wandeln von Kräften, die auf die seismische Masse einwirken, in ein vorzugsweise elektrisches Signal, mittels eines Piezoeffektes, temporäres, insbesondere periodisches Beaufschlagen der seismischen Masse mit einer zusätzlichen Kraft, Auswerten des vorzugsweise elektrischen Signals und Bereitstellen eines Beschleunigungssignals anhand des ausgewerteten Signals.The method defined in claim 11 for measuring an acceleration of a pressure or the like, in particular suitable for implementation with a device according to at least one of claims 1-10, comprises the steps of applying an external force to a seismic mass which is movable on a substrate, preferably resilient , Is arranged, due to an external acceleration, converting forces acting on the seismic mass, in a preferably electrical signal, by means of a piezoelectric effect, temporary, in particular periodic loading of the seismic mass with an additional force, evaluating the preferably electrical signal and Providing an acceleration signal based on the evaluated signal.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die in Anspruch 1 definierte mikromechanische Sensorvorrichtung sowie das in Anspruch 11 definierte Verfahren zum Messen einer Beschleunigung, eines Druckes oder dergleichen weisen die Vorteile auf, dass Abmessungen der mikromechanischen Sensorvorrichtung reduziert werden können, ohne dass insbesondere im Falle eines piezoresistiven Effektes ein 1/f-Rauschen beim Wandeln der Kraft in das Signal ansteigt und sowohl, dass insbesondere im Falle eines piezoelektrischen Effektes zusätzlich auch zeitlich konstante Beschleunigungen gemessen werden können.The micromechanical sensor device defined in claim 1 and the method for measuring an acceleration, a pressure or the like defined in claim 11 have the advantages that dimensions of the micromechanical sensor device can be reduced without a particular case of a piezoresistive effect. Noise when changing the force in the signal increases and both that in particular in the case of a piezoelectric effect in addition, temporally constant accelerations can be measured.

Wirkt eine äußere Kraft, beispielsweise durch eine negative Beschleunigung in Form einer Abbremsung eines Kraftfahrzeugs, auf die seismische Masse ein, wird durch Kraftbeaufschlagungsmittel, beispielsweise in Form von Elektroden, eine zusätzliche Kraft auf die seismische Masse ausgeübt, sodass diese, auf Grund der Nichtlinearität der elektrostatischen Kraft bezüglich des Abstandes zwischen Elektroden und Kraftbeaufschlagungsmittel, mittelbar zu unterschiedlichem Stress in Aufhängungen der Wandlereinrichtung führt. Dieser Stress ist abhängig von der äußeren einwirkenden Kraft auf die seismische Masse in einem Basisband mit einer ersten Frequenz der mikromechanischen Sensorvorrichtung. Die Wandlereinrichtung wandelt nun anhand eines Piezoeffektes den Stress in ein elektrisches Signal, beispielsweise eine Spannung, um. Eine Modulation der elektrostatischen Kraft mit einer zweiten Frequenz, die oberhalb des Basisbandes bzw. der Nutzbandbreite der mikromechanischen Sensorvorrichtung liegt, führt zu einer entsprechenden Modulation des Stresses in den Aufhängungen der Wandlereinrichtung und in der Folge auch zu einer entsprechenden Modulation des elektrischen Signals. Die im elektrischen Signal enthaltene Information über die auf die seismische Masse wirkende Kraft bzw. Beschleunigung befindet sich nun in einem sogenannten Trägerfrequenzband mit einer Mittenfrequenz, die der zweiten Frequenz entspricht und mit der doppelten Breite der ersten Frequenz. Mittels einer anschließenden phasenrichtigen Modulation wird das modulierte elektrische Signal wieder ins Basisband zurücktransformiert, beispielsweise mittels einer Faltung. Durch die Faltung entstehen allerdings auch Teile des Signals, die oberhalb des Trägerbandes liegen. Diese können mittels eines Tiefpassfilters entfernt werden. Damit wird dann ein Signal für die auf die seismische Masse wirkende Beschleunigung bereitgestellt, welches die oben genannten Vorteile aufweist.If an external force, for example due to a negative acceleration in the form of a deceleration of a motor vehicle, acts on the seismic mass, an additional force is exerted on the seismic mass by means of force, for example in the form of electrodes, so that due to the non-linearity of the seismic mass electrostatic force with respect to the distance between electrodes and Kraftbeaufschlagungsmittel, indirectly leads to different levels of stress in suspensions of the transducer device. This stress is dependent on the external acting force on the seismic mass in a baseband having a first frequency of the micromechanical sensor device. The converter device now converts the stress into an electrical signal, for example a voltage, based on a piezoelectric effect. A modulation of the electrostatic force with a second frequency, which is above the baseband or the useful bandwidth of the micromechanical sensor device, leads to a corresponding modulation of the stress in the suspensions of the transducer device and consequently also to a corresponding modulation of the electrical signal. The information contained in the electrical signal on the force acting on the seismic mass or acceleration is now in a so-called carrier frequency band with a center frequency corresponding to the second frequency and twice the width of the first frequency. By means of a subsequent in-phase modulation, the modulated electrical signal is transformed back into the baseband, for example by means of a convolution. By folding, however, also parts of the signal, which are above the carrier tape. These can be removed by means of a low-pass filter. This then provides a signal for the acceleration acting on the seismic mass, which has the above-mentioned advantages.

Ein weiterer Vorteil der mikromechanischen Sensorvorrichtung bzw. des entsprechenden Verfahrens ist, dass damit auch Kräfte in unterschiedlichen Richtungen auf die Masse übertragen werden können, sodass damit die Flexibilität der Vorrichtung beziehungsweise des Verfahrens erhöht wird.Another advantage of the micromechanical sensor device or of the corresponding method is that forces can also be transmitted to the mass in different directions, so that the flexibility of the device or of the method is thereby increased.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Kraftbeaufschlagungsmittel benachbart zu der seismischen Masse angeordnet, insbesondere im Wesentlichen senkrecht und/oder parallel zu einer Richtung einer Auslenkung der seismischen Masse. Der Vorteil hierbei ist, dass, wenn die seismische Masse senkrecht und/oder parallel zu einer Richtung der Auslenkung ausgelenkt wird, zum einen möglichst direkt ohne größere Verluste die Kraft von den Kraftbeaufschlagungsmitteln auf die seismische Masse übertragen werden kann. Zum anderen kann bei Anordnung der Kraftbeaufschlagungsmittel senkrecht zu einer Richtung der Auslenkung eine mechanische Empfindlichkeit der mikromechanischen Sensorvorrichtung angepasst werden, wenn die seismische Masse beispielsweise mit senkrecht zur Richtung der Auslenkung angeordneten Aufhängungen federnd am Substrat angeordnet ist. So kann beispielsweise eine Federkonstante einer Aufhängung der seismischen Masse an dem Substrat verändert oder an vorgegebene äußere Bedingungen angepasst werden, was die Flexibilität der mikromechanischen Sensorvorrichtung wesentlich erhöht. Werden die Kraftbeaufschlagungsmittel im Wesentlichen parallel benachbart zu einer Auslenkung also in Richtung der Auslenkung der seismischen Masse angeordnet, kann auf diese Weise direkt die seismische Masse mit der Kraft beaufschlagt werden, was die Erkennung von zeitlich konstanten Beschleunigungen weiter verbessert.According to a further advantageous embodiment of the invention, the force application means are arranged adjacent to the seismic mass, in particular substantially perpendicular and / or parallel to a direction of deflection of the seismic mass. The advantage here is that when the seismic mass is deflected perpendicular and / or parallel to a direction of deflection, for a direct as possible directly without major losses, the force can be transmitted from the force application to the seismic mass. On the other hand, when the force-applying means is arranged perpendicularly to a direction of the deflection, a mechanical sensitivity of the micromechanical sensor device can be adapted if the seismic mass is resiliently arranged on the substrate, for example with suspensions arranged perpendicular to the direction of the deflection. Thus, for example, a spring constant of a suspension of the seismic mass on the substrate can be changed or adapted to predetermined external conditions, which substantially increases the flexibility of the micromechanical sensor device. If the force application means are arranged substantially parallel adjacent to a deflection, ie in the direction of the deflection of the seismic mass, the seismic mass can be subjected directly to the force in this way, which further improves the detection of temporally constant accelerations.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Wandlereinrichtung zum Wandeln von Kräften mittels des Piezoeffektes Mittel zur piezoresistiven und/oder piezoelektrischen Detektion. Der Vorteil hierbei ist, dass damit je nach Einsatzbereich der mikromechanischen Sensorvorrichtung diese entsprechend angepasst werden kann, was deren Flexibilität erhöht, zum anderen können auch beide Piezoeffekte, also der piezoelektrische Effekt und der piezoresistive Effekt zusammen eingesetzt beziehungsweise verwendet werden, was die Empfindlichkeit der mikromechanischen Sensorvorrichtung weiter erhöht und gleichzeitig ein mögliches 1/f-Rauschen beim Wandeln wesentlich reduziert.According to a further advantageous development of the invention, the converter device for converting forces by means of the piezoelectric effect comprises means for piezoresistive and / or piezoelectric detection. The advantage here is that depending on the field of application of the micromechanical sensor device it can be adapted accordingly, which increases their flexibility, on the other hand, both piezoelectric effects, ie the piezoelectric effect and the piezoresistive effect can be used together or used, which the sensitivity of the micromechanical Sensor device further increased while significantly reducing a possible 1 / f noise during conversion significantly.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Wandlereinrichtung zumindest eine Aufhängung, insbesondere in Form eines Balkens, die die seismische Masse am Substrat beweglich festlegt. Der Vorteil hierbei ist, dass auf einfache Weise anhand einer entsprechenden Ausbildung des Balkens eine Bewegung der seismischen Masse aufgrund einer äußeren Kraft bzw. Beschleunigung angepasst werden kann, zum anderen ist damit eine einfache und kostengünstige Festlegung der seismischen Masse am Substrat möglich, ohne dass zusätzliche Bauteile für die Wandlereinrichtung angeordnet werden müssen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the transducer device comprises at least one suspension, in particular in the form of a beam, which defines the seismic mass on the substrate movable. The advantage here is that a movement of the seismic mass due to an external force or acceleration can be adjusted in a simple manner based on a corresponding design of the beam, on the other hand, a simple and cost-effective determination of the seismic mass on the substrate is possible without additional Components for the transducer device must be arranged.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Mittel zur piezoresistiven und/oder piezoelektrischen Detektion an der zumindest einen Aufhängung angeordnet. Der Vorteil hierbei ist, dass damit auf direkte Weise eine auf die seismische Masse einwirkende Beschleunigung mittels des Piezoeffektes gemessen werden kann. Gleichzeitig ist der Platzbedarf für die Wandlereinrichtung und auch die Sensorvorrichtung insgesamt reduziert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die Mittel zur piezoresistiven und/oder piezoelektrischen Detektion einen Nanodraht, der insbesondere senkrecht zu der Aufhängung angeordnet ist. Der Vorteil hierbei ist, dass dieser sich bei einer Bewegung der seismischen Masse verformt, insbesondere gestreckt oder gestaucht wird und so beispielsweise unter Ausnutzung des piezoresistiven Effektes durch Nutzung eines geeignet angebrachten Widerstandes auf dem Nanodraht eine auf die seismische Masse von außen einwirkende Kraft und damit Beschleunigung gemessen werden kann. Daneben ist es ebenfalls möglich, anstelle eines auf dem Nanodraht angebrachten Widerstandes, eine homogene und/oder strukturierte Dotierung im Nanodraht vorzusehen, die als Widerstand wirkt bzw. ausgebildet ist. Weiter ist es möglich, eine Aufhängung in Form eines Balkens als Nanodraht auszubilden, wenn dieser entsprechend schmal und dünn ausgeführt wird. Die Dotierung ist dann entsprechend insbesondere piezoresistiv und/oder piezoelektrisch ausgebildet. Selbstverständlich ist es möglich, auch mehrere Aufhängungen mit einem oder mehreren Nanodrähten anzuordnen, um die Genauigkeit der Messung einer auf die seismische Masse einwirkenden Kraft bzw. Beschleunigung zu verbessern.According to a further advantageous development of the invention, the means for piezoresistive and / or piezoelectric detection are arranged on the at least one suspension. The advantage here is that it can be used to directly measure an acceleration acting on the seismic mass by means of the piezoelectric effect. At the same time, the space requirement for the converter device and also the sensor device is reduced overall. According to a further advantageous embodiment of the invention, the means for piezoresistive and / or piezoelectric detection comprise a nanowire, which is arranged in particular perpendicular to the suspension. The advantage here is that it is deformed during a movement of the seismic mass, in particular stretched or compressed and so, for example, taking advantage of the piezoresistive effect by using a suitably mounted resistor on the Nanowire on the seismic mass from the outside acting force and thus acceleration can be measured. In addition, it is also possible to provide a homogeneous and / or structured doping in the nanowire instead of a resistor mounted on the nanowire, which acts as a resistor or is formed. Further, it is possible to form a suspension in the form of a beam as a nanowire, if it is made correspondingly narrow and thin. The doping is then correspondingly formed in particular piezoresistive and / or piezoelectric. Of course, it is also possible to arrange a plurality of suspensions with one or more nanowires to improve the accuracy of measuring a force or acceleration applied to the seismic mass.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die Mittel zur piezoresistiven und/oder piezoelektrischen Detektion homogene und/oder strukturierte Bereiche in Form von Widerständen. Der Vorteil hierbei ist, dass damit die Flexibilität der mikromechanischen Sensorvorrichtung weiter erhöht wird, da die Bereiche an verschiedene Anforderungen der mikromechanischen Sensorvorrichtung jeweils entsprechend angepasst beziehungsweise ausgebildet werden können. Gleichzeitig sind die Bereiche einfach und kostengünstig herstellbar.According to a further advantageous embodiment of the invention, the means for piezoresistive and / or piezoelectric detection comprise homogeneous and / or structured regions in the form of resistors. The advantage here is that it further increases the flexibility of the micromechanical sensor device, since the regions can be respectively adapted or formed to different requirements of the micromechanical sensor device. At the same time, the areas are simple and inexpensive to produce.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Wandlereinrichtung zur differentiellen Detektion von Kräften ausgebildet. Der Vorteil hierbei ist, dass damit sogenannte Common-Mode-Störungen, wie beispielsweise Temperatur-Effekte, etc. reduziert werden können, da beispielsweise eine Differenz zwischen einer ersten, auf Grund von Kräften gestauchten, und einer zweiten, auf Grund derselben Kräfte gestreckten, Aufhängung gemessen werden kann.According to a further advantageous development of the invention, the converter device is designed for the differential detection of forces. The advantage here is that so-called common-mode disturbances, such as temperature effects, etc., can be reduced because, for example, a difference between a first, due to forces compressed, and a second, stretched on the same forces, Suspension can be measured.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zur Erhöhung der Empfindlichkeit, insbesondere in Form eines Hebelarms angeordnet. Der Vorteil hierbei ist, dass damit auf einfache und kostengünstige Weise insbesondere durch Anordnung eines Hebelarms zwischen seismischer Masse und Wandlereinrichtung, die Empfindlichkeit der mikromechanischen Sensorvorrichtung insgesamt erhöht wird. Der Hebelarm ermöglicht eine stärkere Auslenkung der seismischen Masse bei einer von außen auf die seismische Masse einwirkende Kraft. Auf diese Weise wird die Empfindlichkeit der mikromechanischen Sensorvorrichtung bzw. des Verfahrens für die Messung der Beschleunigung weiter erhöht und dadurch eine weitere Verkleinerung des notwendigen Bauraums für die mikromechanische Sensorvorrichtung ermöglicht.According to a further advantageous embodiment of the invention, means for increasing the sensitivity, in particular in the form of a lever arm are arranged. The advantage here is that the sensitivity of the micromechanical sensor device is thus increased in a simple and cost-effective manner, in particular by arranging a lever arm between seismic mass and transducer device. The lever arm allows a stronger deflection of the seismic mass in a force acting from outside on the seismic mass. In this way, the sensitivity of the micromechanical sensor device or of the method for measuring the acceleration is further increased, thereby enabling a further reduction of the necessary installation space for the micromechanical sensor device.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfasst dieses ein Auswerten des elektrischen Signals, insbesondere zeitdiskret oder kontinuierlich. Der Vorteil hierbei ist, dass bei einer zeitdiskreten Auswertung der Rechenaufwand für die Auswertung reduziert wird, wohingegen bei einem kontinuierlichen Auswerten des elektrischen Signals eine höhere Energieeffizienz des Verfahrens erreicht wird.According to a further advantageous development of the method of the invention, this comprises an evaluation of the electrical signal, in particular time-discrete or continuous. The advantage here is that in a discrete-time evaluation of the computational effort for the evaluation is reduced, whereas in a continuous evaluation of the electrical signal, a higher energy efficiency of the method is achieved.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das temporäre Beaufschlagen der seismischen Masse mit der zusätzlichen Kraft anhand eines rechteckförmigen oder sinusförmigen oder eines Pseudo-Rausch-Signals,. Der Vorteil hierbei ist, dass beispielsweise bei Beaufschlagen der seismischen Masse mit einem Pseudo-Rausch-Signal eine mögliche Einkopplung von Störsignalen wesentlich reduziert werden kann. Bei Beaufschlagen der seismischen Masse anhand eines rechteckförmigen Signals ist eine vereinfachte und kostengünstige Erzeugung des Signals mit entsprechenden Mitteln möglich.According to a further advantageous development of the method, the temporary application of the seismic mass with the additional force takes place on the basis of a rectangular or sinusoidal or a pseudo-noise signal. The advantage here is that, for example, when applying the seismic mass with a pseudo-noise signal, a possible coupling of interference signals can be significantly reduced. When applying the seismic mass on the basis of a rectangular signal, a simplified and cost-effective generation of the signal by appropriate means is possible.

Die mikromechanische Sensorvorrichtung weist dabei Abmessungen zwischen 50 und 200 Mikrometer, vorzugsweise unter 100 Mikrometer auf. Die Nutzbandbreite liegt unter 10 kHz, vorzugsweise unter 5 kHz, insbesondere unter 1 kHz und vorzugsweise insbesondere unter 50 Hz bei Anwendung der mikromechanischen Sensorvorrichtung in Kraftfahrzeugen. Die Modulationsfrequenz ist größer als das 1,5-fache, insbesondere 2-fache der Nutzbandbreite und/oder ist um mindestens die Nutzbandbreite kleiner als eine mechanische Eck- oder Grenzfrequenz der mikromechanischen Sensorvorrichtung.The micromechanical sensor device has dimensions of between 50 and 200 micrometers, preferably less than 100 micrometers. The useful bandwidth is below 10 kHz, preferably below 5 kHz, in particular below 1 kHz and preferably in particular below 50 Hz when using the micromechanical sensor device in motor vehicles. The modulation frequency is greater than 1.5 times, in particular 2 times, the useful bandwidth and / or is smaller by at least the useful bandwidth than a mechanical corner frequency or limit frequency of the micromechanical sensor device.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1a eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1a a micromechanical sensor device according to a first embodiment of the present invention;

1b eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1b a micromechanical sensor device according to a second embodiment of the present invention;

1c eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1c a micromechanical sensor device according to a third embodiment of the present invention;

2 verwendete Frequenzbereiche eines sinusförmigen Signals für das temporäre Beaufschlagen der seismischen Masse mit einer zusätzlichen Kraft. 2 used frequency ranges of a sinusoidal signal for the temporary Apply the seismic mass with an additional force.

3 ein Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 3 a method according to the first embodiment of the present invention

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.

1a zeigt eine mikromechanische Sensorvorrichtung V gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1a shows a micromechanical sensor device V according to a first embodiment of the present invention.

In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine seismische Masse, die einen Schwerpunkt 2 aufweist. Die seismische Masse 1 ist dabei mittels dreier Balken 6a, 6b, 6c mit jeweiligen Kontakten 5a, 5b, 5c, welche wiederum auf einem Substrat S angeordnet sind, federnd aufgehängt. Diese Kontakte 5a, 5b, 5c sind auf dem Substrat S fest angeordnet. Die seismische Masse 1 kann im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung der Balken 6a, 6b, 6c schwingen, das heißt, eine auf die seismische Masse 1 einwirkende Beschleunigung wird mittels einer entsprechenden Bewegung in Richtung R ausgeglichen. Parallel, also in Richtung zu der jeweiligen Auslenkungsrichtung R, sind auf gegenüberliegenden Seiten der seismischen Masse 1 Elektroden 3a, 3b angeordnet, die die seismische Masse 1 mittels eines Signals mit einer entsprechend dem Signal modulierten elektronischen Kraft beaufschlagen können. Dies führt zu einer zusätzlichen nichtlinearen Auslenkung der seismischen Masse 1 in Richtung der jeweiligen Elektrode 3a, 3b. Diese zusätzliche Auslenkung in Bereiche 4a, 4b, die zwischen seismischer Masse 1 und jeweiliger Elektroden 3a, 3b angeordnet sind, ist insbesondere abhängig von der von außen auf die seismische Masse einwirkenden Kraft durch eine äußere Beschleunigung und ändert sich nichtlinear in Abhängigkeit von dieser.In 1 denotes reference numeral 1 a seismic mass that is a focal point 2 having. The seismic mass 1 is here by means of three bars 6a . 6b . 6c with respective contacts 5a . 5b . 5c , which in turn are arranged on a substrate S, resiliently suspended. These contacts 5a . 5b . 5c are fixedly mounted on the substrate S. The seismic mass 1 may be substantially perpendicular to the longitudinal extent of the beams 6a . 6b . 6c swing, that is, one on the seismic mass 1 acting acceleration is compensated by means of a corresponding movement in the direction R. Parallel, ie in the direction of the respective deflection direction R, are on opposite sides of the seismic mass 1 electrodes 3a . 3b arranged the seismic mass 1 by means of a signal with an according to the signal modulated electronic force can act upon. This leads to an additional nonlinear deflection of the seismic mass 1 in the direction of the respective electrode 3a . 3b , This extra deflection into areas 4a . 4b that is between seismic mass 1 and respective electrodes 3a . 3b are in particular dependent on the external force acting on the seismic mass force by an external acceleration and changes non-linearly in dependence on this.

Die Elektroden 3a, 3b sind über Leitungen L1 mit Steuermitteln 7 elektrisch leitend verbunden. Zusätzlich sind die Kontakte 5a, 5b, 5c zum einen mit einem Demodulator 9 und zum anderen mit den Steuermitteln 7 verbunden. Auf dem mittleren Balken 6c sind Widerstände WS in Form von strukturiert dotierten Bereichen angeordnet. Diese sind elektrisch leitend mit dem Kontakt 5c verbunden. Des Weiteren sind auf den äußeren Balken 6a, 6b Widerstände in Form von homogen dotierten Bereichen WH angeordnet. Dabei kann eine elektrische Rückleitung für die mit den Kontakten 5a, 5b verbundenen Widerstände WH beispielsweise über einen anderen Balken, insbesondere der Balken 6c, welcher keiner mechanischen Spannung unterliegt, zurückgeführt werden oder es ist ebenso möglich eine elektrische Rückleitung mittels einer galvanisch getrennten Rückleitung auf dem jeweiligen Balken 6a, 6b, 6c zu ermöglichen. Sind Widerstände WH auf den äußeren Balken 6a, 6b angeordnet, kann der mittlere Balken auch ohne Widerstand WS ausgeführt sein. Auf dem mittleren Balken 6c kann dann – wie oben ausgeführt – die elektrische Rückleitung angeordnet werden.The electrodes 3a . 3b are via lines L 1 with control means 7 electrically connected. In addition, the contacts 5a . 5b . 5c on the one hand with a demodulator 9 and second, with the tax money 7 connected. On the middle bar 6c resistors W S are arranged in the form of structured doped regions. These are electrically conductive with the contact 5c connected. Furthermore, on the outer beams 6a . 6b Resistors arranged in the form of homogeneously doped regions W H. This can be an electrical return for the with the contacts 5a . 5b connected resistors W H, for example, via another beam, in particular the beams 6c , which is subject to no mechanical stress, be returned or it is also possible an electrical return by means of a galvanically isolated return line on the respective beam 6a . 6b . 6c to enable. Are resistors W H on the outer beams 6a . 6b arranged, the middle beam can also be designed without resistance W S. On the middle bar 6c can then - as stated above - the electrical return line can be arranged.

Über einen nach außen geführten Anschluss 8 des Demodulators 9 wird ein entsprechend aufbereitetes Signal zur Verfügung gestellt, welches die auf die seismische Masse 1 einwirkende Beschleunigung umfasst.Via an outgoing connection 8th of the demodulator 9 a suitably prepared signal is provided, which on the seismic mass 1 includes acting acceleration.

1b zeigt eine mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1b shows a micromechanical sensor device according to a second embodiment of the present invention.

In 1b ist eine seismische Masse 1 gezeigt, die über Aufhängungen 6a, 6b, 6c mit Kontakten 5b, 5c sowie eine Befestigung 5a, die wiederum auf einem Substrat S angeordnet sind, verbunden ist. Die Aufhängungen 6a, 6b sind dabei federnd ausgebildet. Die Aufhängung 6c umfasst ein piezoelektrisches Element E, welches leitend mit dem Kontakt 5c und weiter über Leitungen 12 mit dem Demodulator 9 verbunden ist. Weiterhin ist der Kontakt 5b über eine Leitung L1 mit einer Elektrode 3a verbunden, mit der eine Kraft auf die seismische Masse 1 ausübbar ist, so dass diese entsprechend einer Richtung des angelegten elektrischen Feldes auf die Elektrode 3a zubewegt oder sich von ihr entfernt. Die so erzeugte Kraft auf die seismische Masse 1 wird mittels eines Steuermittels 7 gesteuert. Durch ein periodisches An- und Abschalten einer Spannung mittels des Steuermittels 7 an der Elektrode 3a wird eine mechanische Empfindlichkeit der mikromechanischen Vorrichtung V moduliert. Wird beispielsweise die seismische Masse 1 durch die auf sie wirkende Kraft durch die Elektrode 3a in 1b nach links ausgelenkt, kehrt diese nach einem Abschalten der Spannung automatisch wieder in ihre Ausgangslage zurück. Ist die seismische Masse 1 bereits durch eine von außen auf die seismische Masse 1 wirkende Kraft, insbesondere durch eine Beschleunigung nach links ausgelenkt, erfährt die seismische Masse 1 eine zusätzliche Auslenkung entsprechend der Kraft durch die Elektrode 3a. Die Auslenkung der seismischen Masse 1 kann dabei sowohl eine zusätzliche positive Auslenkung umfassen, das heißt die seismische Masse 1 erfährt eine zusätzliche Auslenkung in Richtung der Elektrode 3a, oder/und eine negative Auslenkung, das heißt die seismische Masse 1 wird weniger weit ausgelenkt, da sich die Kräfte, also äußere Kraft und Kraft durch die Elektrode 3a auf die seismische Masse zumindest teilweise aufheben.In 1b is a seismic mass 1 shown over suspensions 6a . 6b . 6c with contacts 5b . 5c as well as an attachment 5a , which in turn are arranged on a substrate S, is connected. The suspensions 6a . 6b are resilient. The suspension 6c comprises a piezoelectric element E, which conducts with the contact 5c and continue on lines 12 with the demodulator 9 connected is. Furthermore, the contact 5b via a line L 1 with an electrode 3a connected, with a force on the seismic mass 1 is exercisable, so that these according to a direction of the applied electric field to the electrode 3a moved or moved away from her. The force thus generated on the seismic mass 1 is by means of a control means 7 controlled. By a periodic switching on and off of a voltage by means of the control means 7 at the electrode 3a a mechanical sensitivity of the micromechanical device V is modulated. For example, the seismic mass 1 by the force acting on it through the electrode 3a in 1b deflected to the left, this returns automatically after switching off the voltage back to their original position. Is the seismic mass 1 already by an external on the seismic mass 1 acting force, in particular deflected by an acceleration to the left, learns the seismic mass 1 an additional deflection corresponding to the force through the electrode 3a , The deflection of the seismic mass 1 may include both an additional positive displacement, that is the seismic mass 1 experiences an additional deflection in the direction of the electrode 3a , and / or a negative displacement, that is the seismic mass 1 is deflected less widely because the forces, ie external force and force through the electrode 3a at least partially cancel the seismic mass.

Weiter kann das Steuermittel 7 beispielsweise eine Rechteckspannung zwischen 0 V und 3 V zur Verfügung stellen.Next, the control means 7 For example, provide a square wave voltage between 0 V and 3 V.

1c zeigt einen Teil einer mikromechanischen Sensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1c shows a part of a micromechanical sensor device according to a third embodiment of the present invention.

In 1c ist ein Teil einer mikromechanische Sensorvorrichtung V mit einer seismischen Masse 1 gezeigt, die über einen Hebelarm H am Substrat S mittels einer Befestigung 5a federnd und beweglich angeordnet ist. Der Hebelarm H umfasst dabei keine Piezomittel, also beispielsweise Piezowiderstände oder piezoelektrische Mittel. Im Wesentlichen in der Mitte des Hebelarms H sind senkrecht zu seiner Erstreckung zwischen Befestigung 5 und seismischer Masse 1 jeweils Aufhängungen 6a, 6b angeordnet, die mit piezoelektrischen und/oder piezoresistiven Mitteln WS versehen sind. Um die Empfindlichkeit der mikromechanischen Sensorvorrichtung V noch weiter zu erhöhen, können die Aufhängungen 6a, 6b im Bereich eines Drehpunktes der seismischen Masse 1, also im Bereich der Befestigung 5 des Hebelarms H angeordnet werden. Die Aufhängungen 6a, 6b sind weiter mit Kontakten 5a, 5b verbunden. Die Anordnung der Kontakte 5a, 5b, sowie deren Zusammenwirken mit Demodulator 9, Steuermittel 7 sowie Elektroden 3a, 3b sind in 1c nicht dargestellt, entsprechen jedoch im Wesentlichen dem Aufbau gemäß der Ausführungsformen der 1a und 1b. Die Balken 6a, 6b können dabei auch als Nanodrähte N ausgeführt werden, d. h. entsprechend schmal bzw. dünn ausgeführt werden, was die Empfindlichkeit der mikromechanischen Sensorvorrichtung V weiter erhöht und gleichzeitig den notwendigen Bauraum für diese weiter reduziert Selbstverständlich können auch Nanodrähte N in der Ausführungsform gemäß 1a verwendet werden. Diese können dann beispielsweise senkrecht zu einem oder mehreren Balken 6a, 6b, 6c entsprechend der 1c angeordnet werden. Deren Kontaktierung erfolgt dann analog gemäß 1c.In 1c is a part of a micromechanical sensor device V with a seismic mass 1 shown by a lever arm H on the substrate S by means of a fastening 5a is arranged resiliently and movably. The lever arm H does not comprise piezoelectric means, that is, for example piezoresistors or piezoelectric means. Substantially in the middle of the lever arm H are perpendicular to its extension between attachment 5 and seismic mass 1 each suspension 6a . 6b arranged, which are provided with piezoelectric and / or piezoresistive means W S. In order to further increase the sensitivity of the micromechanical sensor device V, the suspensions 6a . 6b in the area of a fulcrum of the seismic mass 1 So in the field of attachment 5 of the lever arm H are arranged. The suspensions 6a . 6b are continuing with contacts 5a . 5b connected. The arrangement of the contacts 5a . 5b , as well as their interaction with demodulator 9 , Control means 7 as well as electrodes 3a . 3b are in 1c not shown, but substantially correspond to the structure according to the embodiments of 1a and 1b , The bars 6a . 6b can in this case also be embodied as nanowires N, ie be made correspondingly narrow or thin, which further increases the sensitivity of the micromechanical sensor device V and at the same time further reduces the necessary installation space for them. Naturally, nanowires N can also be used in the embodiment according to FIG 1a be used. These can then, for example, perpendicular to one or more bars 6a . 6b . 6c according to the 1c to be ordered. Their contacting then takes place in accordance with 1c ,

2 zeigt verwendete Frequenzbereiche für ein sinusförmiges Signal für das temporäre Beaufschlagen der seismischen Masse mit einer zusätzlichen Kraft. 2 shows used frequency ranges for a sinusoidal signal for temporarily applying the seismic mass with an additional force.

Durch das vorstehend beschriebene periodische An- und Abschalten einer Spannung für die Elektrode 3a mittels der Steuermittel 7 gemäß den 1a bzw. 1b wird die mechanische Empfindlichkeit der mikromechanischen Sensorvorrichtung V moduliert, beispielsweise mit einer Frequenz f2. Diese Frequenz f2 muss oberhalb der für die mikromechanische Sensorvorrichtung vorgesehenen Nutzbandbreite f1, jedoch unterhalb der sogenannten mechanischen Eckfrequenz f5 der mikromechanischen Sensorvorrichtung V liegen. Dabei ist f1 < f2 < f5. Die Frequenz f2 für die Modulation der mechanischen Empfindlichkeit der mikromechanischen Sensorvorrichtung muss weiter der Bedingung genügen f3 < f2 < f4 genügen, wobei f3 = f2 – f1 und f4 = f2 + f1 ist. Gleichzeitig muss ebenfalls f4 < f5 sein. Die jeweiligen Frequenzen f1, f2, f3, f4, f5 beziehungsweise deren Abstände untereinander sind abhängig von einer jeweiligen Art und/oder Ordnung von Filtern im Demodulator 9.By the above-described periodic switching on and off of a voltage for the electrode 3a by means of the control means 7 according to the 1a respectively. 1b the mechanical sensitivity of the micromechanical sensor device V is modulated, for example with a frequency f 2 . This frequency f 2 must be above the useful bandwidth f 1 provided for the micromechanical sensor device, but below the so-called mechanical corner frequency f 5 of the micromechanical sensor device V. Here, f 1 <f 2 <f 5 . The frequency f 2 for the modulation of the mechanical sensitivity of the micromechanical sensor device must further satisfy the condition f 3 <f 2 <f 4 , where f 3 = f 2 -f 1 and f 4 = f 2 + f 1 . At the same time f 4 <f 5 must also be. The respective frequencies f 1, f 2, f 3, f 4, f 5 and whose distances to one another are dependent on a particular type and / or order of filters in the demodulator 9 ,

Erfolgt das temporäre Beaufschlagen der seismischen Masse 1 mit der zusätzlichen Kraft anhand eines Pseudo-Rausch-Signals kann die Frequenz des Pseudo-Rausch-Signals oberhalb von der Frequenz f4, und insbesondere oberhalb von der Frequenz f5 liegen. In diesen Fällen wird eine mögliche Einkopplung von Störsignalen noch weiter reduziert.Temporarily applying the seismic mass 1 with the additional power based on a pseudo-noise signal, the frequency of the pseudo-noise signal may be above the frequency f 4 , and in particular above the frequency f 5 . In these cases, a possible coupling of interference signals is further reduced.

Durch die oben genannten Modulation mit der Frequenz f2 wird die auf die seismische Masse 1 einwirkende Kraft in einem Frequenzband f3, f4 mit höherer Frequenz f2 gemessen. Die piezoresistiven und/oder piezoelektrischen Mittel wandeln nun die auf die seismische Masse einwirkende Kraft aufgrund der äußeren Beschleunigung in eine Spannung um. Hierdurch ist zum einen nun insbesondere im Falle von piezoelektrischen Mittels auch eine Messung einer zeitlich konstanter Beschleunigung der seismischen Masse 1 möglich. Gleichzeitig wird insbesondere im Falle von piezoresistiven Mitteln damit eine deutliche Reduktion eines 1/f-Rauschen ermöglicht.Due to the above modulation with the frequency f 2 is the on the seismic mass 1 acting force in a frequency band f 3 , f 4 measured at a higher frequency f 2 . The piezoresistive and / or piezoelectric means now convert the forces acting on the seismic mass into a voltage due to the external acceleration. As a result, on the one hand, in particular in the case of piezoelectric means, a measurement of a temporally constant acceleration of the seismic mass is now also possible 1 possible. At the same time, in particular in the case of piezoresistive means, a clear reduction of 1 / f noise is thus made possible.

Die so gewandelte Spannung wird anschließend durch eine phasenrichtige Demodulation im Demodulator 9 in das Basisband mit Frequenz f1 transformiert. Anschließend kann auch eine Tiefpassfilterung erfolgen, so dass schließlich nach einer möglichen Tiefpassfilterung ein Beschleunigungssignal an einem Ausgang 8 für die auf die seismische Masse 1 einwirkende Beschleunigung zur Verfügung gestellt wird.The voltage thus converted is then determined by in-phase demodulation in the demodulator 9 transformed into the baseband at frequency f 1 . Subsequently, a low-pass filtering can be carried out, so that finally after a possible low-pass filtering an acceleration signal at an output 8th for the on the seismic mass 1 acting acceleration is provided.

3 zeigt ein Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a method according to the first embodiment of the present invention.

Das Verfahren gemäß 3 zeigt in einem ersten Schritt S1 ein Einwirken einer äußeren Kraft auf eine seismische Masse 1, die an einem Substrat S beweglich, vorzugsweise federnd angeordnet ist, in einem weiteren Schritt S2 ein Wandeln von Kräften, die auf die seismische Masse 1 einwirken, in ein vorzugsweise elektrisches Signal, mittels eines Piezoeffekts, in einem dritten Schritt S3 ein temporäres, insbesondere periodisches Beaufschlagen der seismischen Masse 1 mit einer zusätzlichen Kraft, in einem vierten Schritt S4 ein Auswerten des vorzugweise elektrischen Signals, und in einem fünften Schritt S5 ein Bereitstellen eines Beschleunigungssignals anhand des gemessenen Signals.The method according to 3 shows in a first step S 1, an action of an external force on a seismic mass 1 , which is arranged on a substrate S movable, preferably resilient, in a further step S 2, a conversion of forces acting on the seismic mass 1 act, in a preferably electrical signal, by means of a piezoelectric effect, in a third step S 3, a temporary, in particular periodic loading of the seismic mass 1 with an additional force, in a fourth step S 4, an evaluation of the preferably electrical signal, and in a fifth step S 5 , providing an acceleration signal based on the measured signal.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in many ways.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102008002606 A1 [0004] DE 102008002606 A1 [0004]

Claims (12)

Mikromechanische Sensorvorrichtung (V) zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks und dergleichen, umfassend ein Substrat (S), eine seismische Masse (1), die am Substrat (S) beweglich, vorzugsweise federnd, angeordnet ist, eine Wandlereinrichtung (E, 5c, 6c, 6a, 6b, WS, WH) zum Wandeln von Kräften, die auf die seismische Masse (1) einwirken, in ein vorzugsweise elektrisches Signal mittels eines Piezoeffektes, Kraftbeaufschlagungsmittel (3a, 3b), insbesondere Elektroden, zum Beaufschlagen der seismischen Masse (1) mit einer zusätzlichen Kraft, Steuermittel (7) zum Steuern der Kraftbeaufschlagungsmittel (3a, 3b), wobei die Steuermittel (7) die Kraftbeaufschlagungsmittel (3a, 3b) derart steuern, dass die seismische Masse (1) temporär, insbesondere periodisch mit der zusätzlichen Kraft beaufschlagt wird.Micromechanical sensor device (V) for measuring an acceleration, a pressure and the like, comprising a substrate (S), a seismic mass ( 1 ), which is arranged on the substrate (S) movable, preferably resilient, a transducer means (E, 5c . 6c . 6a . 6b , W S , W H ) for converting forces acting on the seismic mass ( 1 ) act, in a preferably electrical signal by means of a piezoelectric effect, Kraftbeaufschlagungsmittel ( 3a . 3b ), in particular electrodes, for applying the seismic mass ( 1 ) with an additional force, control means ( 7 ) for controlling the force application means ( 3a . 3b ), wherein the control means ( 7 ) the Kraftbeaufschlagungsmittel ( 3a . 3b ) such that the seismic mass ( 1 ) is temporarily applied, in particular periodically with the additional force. Mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß zumindest Anspruch 1, wobei die Kraftbeaufschlagungsmittel (3a, 3b) benachbart zu der seismischen Masse (1) angeordnet sind, insbesondere im Wesentlichen senkrecht und/oder parallel zu einer Richtung einer Auslenkung der seismischen Masse (1).Micromechanical sensor device according to at least claim 1, wherein the force application means ( 3a . 3b ) adjacent to the seismic mass ( 1 ) are arranged, in particular substantially perpendicular and / or parallel to a direction of deflection of the seismic mass ( 1 ). Mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß zumindest Anspruch 1, wobei die Wandlereinrichtung (E, 5c, 6c, 6a, 6b, WS, WH) zum Wandeln von Kräften mittels des Piezoeffektes Mittel (WS, WH, N) zur piezoresistiven und/oder Mittel (E) zur piezoelektrischen Detektion umfasst.Micromechanical sensor device according to at least claim 1, wherein the transducer device (E, 5c . 6c . 6a . 6b , W S , W H ) for converting forces by means of the piezo effect comprises means (W S , W H , N) for piezoresistive and / or means (E) for piezoelectric detection. Mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß zumindest Anspruch 1, wobei die Wandlereinrichtung (E, 5c, 6c, 6a, 6b, WS, WH) zumindest eine Aufhängung (6a, 6b, 6c), insbesondere in Form eines Balkens, umfasst, die die seismische Masse (1) am Substrat (S) beweglich festlegt.Micromechanical sensor device according to at least claim 1, wherein the transducer device (E, 5c . 6c . 6a . 6b , W S , W H ) at least one suspension ( 6a . 6b . 6c ), in particular in the form of a beam, comprising the seismic mass ( 1 ) fixed on the substrate (S) movable. Mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß zumindest Anspruch 4 und 5, wobei die Mittel (WS, WH, N, E) zur piezoresistiven und/oder piezoelektrischen Detektion an der zumindest einen Aufhängung (6a, 6b, 6c) angeordnet sind.Micromechanical sensor device according to at least claims 4 and 5, wherein the means (W S , W H , N, E) for piezoresistive and / or piezoelectric detection at the at least one suspension ( 6a . 6b . 6c ) are arranged. Mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß zumindest Anspruch 3 oder 4, wobei die Mittel (WS, WH, N, E) zur piezoresistiven und/oder piezoelektrischen Detektion einen Nanodraht (N) umfassen, der insbesondere senkrecht zu der Aufhängung (6a, 6b, 6c) angeordnet ist.Micromechanical sensor device according to at least claim 3 or 4, wherein the means (W S , W H , N, E) for piezoresistive and / or piezoelectric detection comprise a nanowire (N), in particular perpendicular to the suspension ( 6a . 6b . 6c ) is arranged. Mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß zumindest Anspruch 1, wobei die Mittel (WS, WH, N, E) zur piezoresistiven und/oder piezoelektrischen Detektion homogen und/oder strukturierte Bereiche in Form von Widerständen (WS, WH) umfassen.Micromechanical sensor device according to at least claim 1, wherein the means (W S , W H , N, E) for piezoresistive and / or piezoelectric detection comprise homogeneous and / or structured regions in the form of resistors (W S , W H ). Mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß zumindest Anspruch 1, wobei die Wandlereinrichtung (E, 5c, 6c, 6a, 6b, WS, WH) zur differenziellen Detektion von Kräften ausgebildet ist.Micromechanical sensor device according to at least claim 1, wherein the transducer device (E, 5c . 6c . 6a . 6b , W S , W H ) is designed for the differential detection of forces. Mikromechanische Sensorvorrichtung gemäß zumindest Anspruch 1, wobei Mittel (H) zur Erhöhung der Empfindlichkeit, insbesondere in Form zumindest eines Hebelarms (H) angeordnet sind.Micromechanical sensor device according to at least claim 1, wherein means (H) for increasing the sensitivity, in particular in the form of at least one lever arm (H) are arranged. Verfahren zum Messen einer Beschleunigung, eines Drucks oder dergleichen, insbesondere geeignet zur Ausführung auf einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–10, umfassend die Schritte Einwirken (S1) einer äußeren Kraft auf eine seismischen Masse (1), die an einem Substrat (S) beweglich, vorzugsweise federnd, angeordnet ist, auf Grund einer äußeren Beschleunigung Wandeln (S2) von Kräften, die auf die seismische Masse (1) einwirken, in ein vorzugsweise elektrisches Signal, mittels eines Piezoeffektes, temporäres, insbesondere periodisches Beaufschlagen (S3) der seismischen Masse (1) mit einer zusätzlichen Kraft, sowie Auswerten (S4) des vorzugsweise elektrischen Signals und Bereitstellen (S5) eines Beschleunigungssignals anhand des ausgewerteten Signals.Method for measuring an acceleration, pressure or the like, in particular suitable for implementation on a device according to at least one of claims 1-10, comprising the steps of acting (S 1 ) an external force on a seismic mass ( 1 ), which is arranged on a substrate (S) movable, preferably resilient, due to an external acceleration (S 2 ) of forces acting on the seismic mass ( 1 ), in a preferably electrical signal, by means of a piezoelectric effect, temporary, in particular periodic applying (S 3 ) of the seismic mass ( 1 ) with an additional force, as well as evaluation (S 4 ) of the preferably electrical signal and providing (S 5 ) an acceleration signal on the basis of the evaluated signal. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Auswerten (S4) des elektrischen Signals, insbesondere zeitdiskret oder zeitkontinuierlich.A method according to claim 11, wherein the evaluation (S 4 ) of the electrical signal, in particular time-discrete or continuous-time. Verfahren gemäß zumindest Anspruch 11, wobei das temporäre Beaufschlagen (S3) der seismischen Masse (1) mit der zusätzlichen Kraft anhand eines rechteckförmigen oder sinusförmigen oder eines Pseudo-Rausch-Signals, erfolgt.Method according to at least claim 11, wherein the temporary application (S 3 ) of the seismic mass ( 1 ) with the additional force based on a rectangular or sinusoidal or a pseudo-noise signal occurs.
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