RU113013U1 - Микромеханический акселерометр - Google Patents
Микромеханический акселерометр Download PDFInfo
- Publication number
- RU113013U1 RU113013U1 RU2010126487/28U RU2010126487U RU113013U1 RU 113013 U1 RU113013 U1 RU 113013U1 RU 2010126487/28 U RU2010126487/28 U RU 2010126487/28U RU 2010126487 U RU2010126487 U RU 2010126487U RU 113013 U1 RU113013 U1 RU 113013U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inertial mass
- substrate
- fixed
- ных
- elements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
1. Микромеханический акселерометр, содержащий подложку, выполненную из диэлектрического материала, два опорных элемента, неподвижно закрепленных на подложке, инерционную массу, расположенную с зазором относительно подложки и выполненную в виде стержня, четыре упругих элемента, закрепленных с одной стороны к инерционной массе, и емкостную систему измерения перемещения инерционной массы, содержащую подвижные штыри, закрепленные к инерционной массе, и неподвижные штыри, закрепленные к подложке, расположенные с зазором относительно подвижных штырей, отличающийся тем, что он снабжен рамой, закрепленной на опорных элементах с зазором относительно подложки, внутри которой размещены инерционная масса и упругие элементы, причем упругие элементы закреплены со второй стороны к раме. ! 2. Микромеханический акселерометр по п.1, отличающийся тем, что он снабжен упорами, ограничивающими перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники, а более конкретно к измерительным элементам линейного ускорения.
Известен микромеханический акселерометр [Распопов В.Я., Микромеханические приборы: учебное пособие. - М.: Машиностроение, 2007, стр.26, рис.1.4], содержащий основание (подложку) из диэлектрического материала, четыре анкера (опорных элемента) расположенные с противоположных сторон и закрепленные неподвижно на основании, инерционную массу, выполненную в виде прямоугольной пластины, расположенную с зазором относительно основания и связанную с анкерами через четыре упругих элемента подвеса, расположенных по краям инерционной массы, емкостной измеритель перемещений, образованный гребневыми структурами электродов (штырей), из которых подвижные электроды (подвижные штыри) образуют единую структуру с инерционной массой и расположены по обе стороны от нее, а неподвижные электроды (неподвижные штыри) жестко закреплены к основанию и расположены по обе стороны от инерционной массы.
Данный акселерометр позволяет измерять ускорение в направлении оси чувствительности, расположенной в плоскости подложки.
Известен микроэлектромеханический акселерометр [заявка №WO9428427, опубл. 08.12.1994], содержащий подложку, выполненную в виде прямоугольной пластины, четыре опорных элемента, расположенных по краям подложки, осевую балку (инерционную массу), расположенную с зазором относительно подложки, связанную с опорными элементами через пружины (упругие элементы) и емкостную систему измерения перемещения осевой балки, содержащую штыри, закрепленные к осевой балке, расходящиеся в поперечном направлении и штыри, закрепленные к основанию, расположенные с зазором относительно штырей закрепленных к осевой балке.
Данный акселерометр позволяет измерять ускорение в направлении оси чувствительности, расположенной в плоскости подложки.
Из известных, наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является микромеханический акселерометр [Распопов В.Я., Микромеханические приборы: учебное пособие. - М.:
Машиностроение, 2007.-400 стр., стр.26, рис.1.10], содержащий подложку, выполненную из диэлектрического материала, два опорных элемента (анкера), закрепленных неподвижно на подложке, инерционную массу, выполненную в виде стержня, расположенную с зазором относительно подложки связанную с опорными элементами через четыре сквозных упругих элемента подвеса и емкостную систему измерения перемещения инерционной массы, содержащую подвижные штыри (подвижные пластины), закрепленные к инерционной массе и неподвижные штыри (неподвижные пластины) закрепленные на подложке, расположенные с зазором относительно подвижных штырей.
При движении подложки с линейным ускорением вдоль оси чувствительности на инерционную массу будут действовать силы инерции, которые вызовут перемещение инерционной массы, что вызовет изменение величины зазора и емкости между подвижным и неподвижными штырями емкостной системы измерения перемещения инерционной массы. По величине изменения емкости системы измерения перемещения инерционной массы можно судить о действующем ускорении.
Данный акселерометр так же как предыдущие аналоги позволяет измерять ускорение в направлении оси чувствительности, расположенной в плоскости подложки.
Общими недостатками рассмотренных аналогов является:
- отсутствие элементов развязки мест крепления упругих элементов от подложки, что приводит при изменении температуры к возникновению напряжений в упругом подвесе и уменьшению точности измерения линейного ускорения;
- отсутствие элементов предотвращающих замыкание элементов емкостной системы измерения перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности, что ведет к уменьшению надежности работы микромеханического акселерометра при действии ударов и вибрации большой интенсивности.
Задача предлагаемого изобретения - увеличение точности измерения линейного ускорения и увеличение надежности работы микромеханического акселерометра в условиях действия ударов и вибрации большой интенсивности.
Технический результат, достигнутый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается:
- в развязке мест крепления упругого подвеса от подложки;
- в предотвращении замыкания элементов емкостной системы измерения перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности.
Для увеличения точности измерения линейного ускорения в микромеханический акселерометр, содержащий подложку, выполненную из диэлектрического материала, два опорных элемента, инерционную массу, расположенную с зазором относительно подложки и выполненную в виде стержня, четыре упругих элемента, закрепленных с одной стороны к инерционной массе, и емкостную систему измерения перемещения инерционной массы, содержащую подвижные штыри, закрепленные к инерционной массе, и неподвижные штыри, закрепленные к основанию, расположенные с зазором относительно подвижных штырей закрепленных к инерционной массе, согласно изобретению дополнительно введена рама, расположенная с зазором относительно подложки, внутри которой размещается инерционная масса и упругие элементы, причем упругие элементы закреплены со второй стороны к раме, а рама крепится к опорным элементам.
Для увеличения надежности работы в условиях действия ударов и вибрации большой интенсивности в устройство микромеханического акселерометра дополнительно введены упоры, ограничивающие перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности.
Введение в конструкцию предлагаемого акселерометра рамы, закрепленной на опорных элементах и расположенной с зазором относительно подложки, внутри которой размещается инерционная масса и упругие элементы, причем упругие элементы закреплены со второй стороны к раме, обеспечивает развязку мест крепления упругого подвеса от подложки, а, следовательно, уменьшаются напряжения вносимые в упругий подвес при изменении температуры, тем самым уменьшается температурная погрешность акселерометра и увеличивается точность измерения линейного ускорения. Введение в конструкцию упоров, которые ограничивают перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности, предотвращают замыкание элементов емкостной системы измерения перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности, следовательно, увеличивается надежность работы микромеханического акселерометра в условиях действия ударов и вибрации большой интенсивности.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого микромеханического акселерометра.
На фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1 микромеханического акселерометра.
На фиг.3 представлен разрез Б-Б на фиг.1 микромеханического акселерометра.
Микромеханический акселерометр (фиг.1, 2, 3) содержит подложку 1, выполненную из диэлектрического материала, раму 2, расположенную с зазором относительно подложки и закрепленную на опорных элементах 3. Внутри рамы 2 расположена инерционная масса 4, выполненная в виде стержня, расположенная с зазором относительно подложки 1. Инерционная масса 4 связана с рамой 2 через четыре упругих элемента 5. К инерционной массе 4 закреплены подвижные штыри 6 емкостной системы регистрации перемещения инерционной массы. Неподвижные штыри 7 емкостной системы регистрации перемещений инерционной массы расположены с зазором относительно подвижных штырей 6 и крепятся к выступам 8 подложки 1. Подвижные штыри 6 и неподвижные штыри 7 образуют два конденсатора. На инерционной массе 4 и раме 2, друг напротив друга, по направлению движения инерционной массы 4 выполнены упоры 9 и 10 соответственно, ограничивающие перемещение инерционной массы вдоль оси чувствительности.
Работает устройство следующим образом.
При движении подложки 1 с линейным ускорением вдоль оси Х на инерционную массу 4 действуют силы инерции, которые вызывают ее перемещение, что в свою очередь вызовет изменение зазора между подвижными штырями 6 и неподвижными штырями 7 емкостной системы измерения перемещений инерционной массы. Измеряя изменение емкости между подвижными штырями 6 и неподвижными штырями 7 можно судить о действующем линейном ускорении.
Крепление упругих элементов 5 к раме 2, которая в свою очередь крепится к подложке 1 с помощью опорных элементов 3, обеспечивает развязку мест крепления упругих элементов 5 от подложки 1, что уменьшает напряжения на упругие элементы 5 и увеличивает точность измерения линейного ускорения.
При действии ударов и вибрации большой интенсивности упоры 9 ограничат перемещение инерционной массы 4 в направлении оси X, что предотвращает замыкание подвижных штырей 6 и неподвижных штырей 7 емкостной системы измерения перемещений инерционной массы, что обеспечивает увеличение надежности работы микромеханического акселерометра.
Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой микромеханический акселерометр, позволяющий измерять величину действующего линейного ускорения в направлении оси Х и по сравнению с аналогами обеспечивает повышение точности измерения линейного ускорения за счет уменьшения температурной погрешности. Введение в конструкцию упоров увеличивает надежность работы акселерометра в условиях действия ударов и вибрации большой интенсивности.
Представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в измерительной технике для измерений линейного ускорения;
- для заявленного устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении способно обеспечить повышение точности измерения линейного ускорения и надежность работы.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "промышленная применимость".
Claims (2)
1. Микромеханический акселерометр, содержащий подложку, выполненную из диэлектрического материала, два опорных элемента, неподвижно закрепленных на подложке, инерционную массу, расположенную с зазором относительно подложки и выполненную в виде стержня, четыре упругих элемента, закрепленных с одной стороны к инерционной массе, и емкостную систему измерения перемещения инерционной массы, содержащую подвижные штыри, закрепленные к инерционной массе, и неподвижные штыри, закрепленные к подложке, расположенные с зазором относительно подвижных штырей, отличающийся тем, что он снабжен рамой, закрепленной на опорных элементах с зазором относительно подложки, внутри которой размещены инерционная масса и упругие элементы, причем упругие элементы закреплены со второй стороны к раме.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126487/28U RU113013U1 (ru) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Микромеханический акселерометр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126487/28U RU113013U1 (ru) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Микромеханический акселерометр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU113013U1 true RU113013U1 (ru) | 2012-01-27 |
Family
ID=45786804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010126487/28U RU113013U1 (ru) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Микромеханический акселерометр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU113013U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521141C2 (ru) * | 2012-08-27 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Емкостный датчик перемещений |
RU2774102C1 (ru) * | 2021-06-07 | 2022-06-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Чувствительный элемент микромеханического акселерометра |
-
2010
- 2010-06-28 RU RU2010126487/28U patent/RU113013U1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521141C2 (ru) * | 2012-08-27 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Емкостный датчик перемещений |
RU2774102C1 (ru) * | 2021-06-07 | 2022-06-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Чувствительный элемент микромеханического акселерометра |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI126199B (en) | CAPACITIVE MICROMECHANICAL SENSOR STRUCTURE AND MICROMECHANICAL ACCELEROMETER | |
US9625489B2 (en) | Micromechanical sensor and method for manufacturing a micromechanical sensor | |
EP3598146B1 (en) | Microelectromechanical device for out-of-plane motion detection | |
KR20130035427A (ko) | 멤스 공진형 가속도계 | |
RU113013U1 (ru) | Микромеханический акселерометр | |
RU2543686C1 (ru) | Микромеханический акселерометр | |
RU55148U1 (ru) | Микромеханический осевой акселерометр | |
RU2400706C2 (ru) | Микромеханический гироскоп | |
RU2774102C1 (ru) | Чувствительный элемент микромеханического акселерометра | |
RU2573616C1 (ru) | Инерциальный элемент | |
JP7036231B2 (ja) | Mems加速度センサの振動減衰 | |
RU131194U1 (ru) | Чувствительный элемент микромеханического акселерометра | |
RU190397U1 (ru) | Микромеханический осевой акселерометр | |
RU2442992C1 (ru) | Виброчастотный микромеханический акселерометр | |
RU187949U1 (ru) | Чувствительный элемент мэмс-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды | |
RU204922U1 (ru) | Чувствительный элемент трехосевого микромеханического акселерометра | |
RU133618U1 (ru) | Микромеханический акселерометр | |
RU2434232C1 (ru) | Виброчастотный микромеханический акселерометр | |
RU2685574C1 (ru) | Устройство для измерения ударных нагрузок | |
RU129657U1 (ru) | Микромеханический осевой акселерометр | |
RU160952U1 (ru) | Резонаторный микромеханический акселерометр | |
RU2379693C1 (ru) | Чувствительный элемент интегрального акселерометра | |
RU2795747C1 (ru) | Трёхкомпонентный пьезоэлектрический акселерометр | |
RU2693030C1 (ru) | Двухосевой микромеханический акселерометр | |
RU133617U1 (ru) | Микромеханический осевой акселерометр |