RU154439U1 - Чувствительный элемент датчика линейных ускорений - Google Patents
Чувствительный элемент датчика линейных ускорений Download PDFInfo
- Publication number
- RU154439U1 RU154439U1 RU2015120243/28U RU2015120243U RU154439U1 RU 154439 U1 RU154439 U1 RU 154439U1 RU 2015120243/28 U RU2015120243/28 U RU 2015120243/28U RU 2015120243 U RU2015120243 U RU 2015120243U RU 154439 U1 RU154439 U1 RU 154439U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gasket
- glass
- outer frame
- legs
- symmetry
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Чувствительный элемент микромеханического акселерометра, содержащий двухплечевой маятник из монокристаллического кремния, стеклянную обкладку и внешнюю рамку с площадками крепления к стеклянной обкладке, Х-образные торсионы, соединенные с двухплечевым маятником и внешней рамкой, ось симметрии инерционной массы совмещена с осью, проходящей через Х-образные торсионы, отличающийся тем, что внешняя рамка выполнена в виде упругодеформируемых балок, сформированных между площадками крепления к стеклянным обкладкам на внешней рамке и между Х-образными торсионам и площадками крепления к стеклянным обкладкам, дополнительно сформирована прокладка, закрепленная с обратной стороны к стеклянной обкладке через ножки, сформированные на прокладке, расположенные соосно с площадками крепления к стеклянной обкладке на внешней рамке, с другой стороны прокладки сформирована опора крепления к основанию, расположенная в центре симметрии прокладки и соединенная с ножками через жесткие растяжки.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике и может применяться в микромеханических акселерометрах.
Известен чувствительный элемент датчика линейных ускорений, содержащий маятник и упругие подвесы, соединяющие маятник с рамкой чувствительного элемента, которая непосредственно крепится к основанию [1].
Недостатком такого чувствительного элемента является низкая точность, связанная с влиянием контактных напряжений, возникающих в месте крепления рамки, на упругие подвесы маятника.
Известен чувствительный элемент микромеханического акселерометра, содержащий двухплечевой маятник из монокристаллического кремния, стеклянную обкладку и внешнюю рамку с площадками крепления к стеклянной обкладке, Х-образные торсионы, соединенные с маятником и внешней рамкой, ось симметрии инерционной массы совмещена с осью, проходящей через крестообразные торсионы. Площадки крепления расположены в непосредственной близости Х-образных торсионов. Внешняя рамка одновременно выполняет роль жесткого каркаса чувствительного элемента, при этом соединение чувствительного элемента с неподвижным основанием акселерометра осуществляется через обратную сторону стеклянной обкладки [2].
Недостатком данного устройства является нестабильность смещения нулевого сигнала вследствие высокого уровня контактных напряжений, возникающих в местах расположения площадок крепления и передающихся на Х-образный торсион, а также высокая погрешность при воздействии положительных и отрицательных температур. Так как чувствительный элемент закреплен на основании акселерометра, то воздействие положительных или отрицательных температур передается от основания через стеклянную обкладку на внешнюю рамку и соответственно на X-образные торсионы. Вследствие этого Х-образные торсионы деформируются, и в результате происходит смещение маятника при отсутствии воздействия ускорения. Таким образом, происходит температурное смещение нулевого сигнала, а это снижает точность акселерометра. Изменится также жесткость торсионов и, как следствие, уход крутизны преобразователя перемещений. Это также существенным образом снижает точность прибора. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение точности датчика линейных ускорений.
Для достижения этого в чувствительном элементе микромеханического акселерометра, содержащем двухплечевой маятник из монокристаллического кремния, стеклянную обкладку и внешнюю рамку с площадками крепления к стеклянной обкладке, Х-образные торсионы, соединенные с двухплечевым маятником и внешней рамкой, ось симметрии инерционной массы совмещена с осью, проходящей через Х-образные торсионы, внешняя рамка выполнена в виде упругодеформируемых балок, сформированных между площадками крепления к стеклянным обкладкам на внешней рамке и между Х-образными торсионам и площадками крепления к стеклянным обкладкам, дополнительно сформирована прокладка, закрепленная с обратной стороны к стеклянной обкладке через ножки, сформированные на прокладке, расположенные соосно с площадками крепления к стеклянной обкладке на внешней рамке, с другой стороны прокладки сформирована опора крепления к основанию, расположенная в центре симметрии прокладки и соединенная с ножками через жесткие растяжки.
Признаком, отличающим предложенный датчик от известного является то, что внешняя рамка выполнена в виде упругодеформируемых балок сформированных между площадками крепления к стеклянным обкладкам на внешней рамке и между Х-образными торсионам и площадками крепления к стеклянным обкладкам. Такое расположение площадок крепления к стеклянным обкладкам по отношению к Х-образным торсионам уменьшает влияние остаточных деформаций на Х-образный торсионы, возникающих после анодного соединения внешней рамки со стеклянной обкладкой через площадки крепления к стеклянным обкладкам. Сформирована прокладка, закрепленная с обратной стороны к стеклянной обкладке через ножки, сформированные на прокладке, расположенные соосно с площадками крепления к стеклянной обкладке на внешней рамке, с другой стороны прокладки сформирована опора крепления к основанию, расположенная в центре симметрии прокладки и соединенная с ножками через жесткие растяжки. Сформированная прокладка выполняет функцию буфера между стеклянной обкладкой и неподвижным основанием акселерометра. Ножки, сформированные на прокладке соосно с площадками крепления на внешней рамке исключают паразитные моменты после сборки всего чувствительного элемента. Опора крепления к основанию акселерометра, расположенная в центре симметрии прокладки и соединенная с ножками через жесткие растяжки обеспечивает минимизацию возникающих контактных напряжений и, следовательно, минимально влияют на упругий подвес, за счет чего уменьшается нестабильность смещения нуля и, как следствие, повышается точность прибора в целом. Также при воздействии возмущающих факторов, в частности плюсовых и минусовых температур, конструкция чувствительного элемента будет минимально деформирована. Так, из-за разности коэффициентов линейного расширения, основания акселерометра и чувствительного элемента после воздействия положительных или отрицательных температур возникает деформация, которая воздействует на опору крепления к основанию, сформированную на прокладке. Опора крепления к основанию расположена в в центре симметрии прокладки и следовательно всего чувствительного элемента. При деформации опоры крепления к основанию напряженное состояние передается на жесткие растяжки, причем равномерно. Далее через опоры крепления к основанию через стеклянную обкладку и ножки на площадки крепления на внешней рамке. После чего, через площадки крепления на внешней рамки на упругодеформируемые балки, затем на Х-образный торсион. Таким образом, остаточные деформации, передающиеся на X-образный торсион сведены к минимуму. А это уменьшает уход крутизны преобразователя перемещений, уменьшает температурное смещение нулевого сигнала, уменьшает температурную погрешность. Причем жесткие растяжки сформированы таким образом, чтобы исключить их деформацию по перекрестным осям относительно измерительной оси, обеспечивая лишь деформацию на предельно высоким ускорениям по измерительной оси. Это обеспечивает защиту при вибрациях и ударах.
Предложенный чувствительный элемент датчика линейных ускорений иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 представлен основной вид чувствительного элемента датчика линейных ускорений,
где:
1 - двухплечевой маятник,
2 - внешняя рамка,
3- упругодеформируемые балки,
4 - Х-образные торсионы.
На фиг. 2 вид А-А,
где:
5 - стеклянная обкладка,
6 - ножки,
7 - площадки крепления к стеклянным обкладкам,
8 - опора крепления к основанию,
9 - прокладка.
На фиг. 3 вид прокладки со стороны соединения со стеклянной обкладкой,
где:
10 - жесткие растяжки.
Чувствительный элемент датчика линейных ускорений содержит двухплечевой маятник 1, соединенный с внешней рамкой 2 через Х-образные торсионы 4, стеклянную обкладку 5, соединенную с внешней рамкой 2 через площадки крепления к стеклянным обкладкам 7. Внешняя рамка 2 состоит из упругодеформируемых балок 3, сформированных между площадками крепления к стеклянным обкладкам 7 на внешней рамке 2 и между X-образными торсионам 4 и площадками крепления к стеклянным обкладкам 7. Прокладка 9 закреплена с обратной стороны к стеклянной обкладке 5 через ножки 6, сформированные на прокладке 9, расположенные соосно с площадками крепления к стеклянной обкладке 7 на внешней рамке 2, с другой стороны прокладки 9 сформирована опора крепления к основанию 8, расположенная в центре симметрии прокладки 9 и соединенная с ножками 6 через жесткие растяжки 10.
Чувствительный элемент датчика линейных ускорений работает следующим образом.
При действии линейного ускорения двухплечевой маятник 1 отклоняется от своего нейтрального положения. Х-образные торсионы 4 закручиваются на определенный угол. Возникающий дисбаланс емкостного преобразователя, реализованный на стеклянной обкладке 5 пропорционален величине измеряемого ускорения.
При воздействии рабочего диапазона температур, а также после процесса анодного соединения, возникает деформация, которая воздействует на опору крепления к основанию 8, сформированную на прокладке 9. Опора крепления к основанию 8 расположена в в центре симметрии прокладки 9 и следовательно всего чувствительного элемента. При деформации опоры крепления к основанию 8 напряженное состояние передается на жесткие растяжки 10. Причем равномерно. Далее через опору крепления к основанию 8 через стеклянную обкладку 5 и ножки 6 на площадки крепления к стеклянной обкладке 7 на внешней рамке 2. После, через площадки крепления к стеклянной обкладке 7 на внешней рамке 2 на упругодеформируемые балки 3. Затем на Х-образный торсион 4. Таким образом, остаточные деформации, передающиеся на Х-образный торсион 4 сведены к минимуму. А это уменьшает уход крутизны преобразователя перемещений, уменьшает температурное смещение нулевого сигнала, уменьшает температурную погрешность и отсутствие дополнительной деформации на Х-образных торсионах 4. Причем жесткие растяжки 10 сформированы таким образом, чтобы исключить их деформацию по перекрестным осям относительно измерительной оси, обеспечивая лишь деформацию на предельно высоким ускорениям по измерительной оси. Это обеспечивает защиту при вибрациях и ударах. Это уменьшает нулевой сигнал и температурную погрешность прибора. Проведенные макетные испытания показали положительный эффект предлагаемого устройства и по технологии и по точности.
Источники информации:
1. Паршин В.А., Харитонов В.И. Особенности технологии мультисенсорных датчиков с нелегированными упругими подвесами // Датчики и системы. 2002. №2. С. 22-24.
2. Патент РФ №2251702 - прототип.
Claims (1)
- Чувствительный элемент микромеханического акселерометра, содержащий двухплечевой маятник из монокристаллического кремния, стеклянную обкладку и внешнюю рамку с площадками крепления к стеклянной обкладке, Х-образные торсионы, соединенные с двухплечевым маятником и внешней рамкой, ось симметрии инерционной массы совмещена с осью, проходящей через Х-образные торсионы, отличающийся тем, что внешняя рамка выполнена в виде упругодеформируемых балок, сформированных между площадками крепления к стеклянным обкладкам на внешней рамке и между Х-образными торсионам и площадками крепления к стеклянным обкладкам, дополнительно сформирована прокладка, закрепленная с обратной стороны к стеклянной обкладке через ножки, сформированные на прокладке, расположенные соосно с площадками крепления к стеклянной обкладке на внешней рамке, с другой стороны прокладки сформирована опора крепления к основанию, расположенная в центре симметрии прокладки и соединенная с ножками через жесткие растяжки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015120243/28U RU154439U1 (ru) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Чувствительный элемент датчика линейных ускорений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015120243/28U RU154439U1 (ru) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Чувствительный элемент датчика линейных ускорений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU154439U1 true RU154439U1 (ru) | 2015-08-27 |
Family
ID=54015819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015120243/28U RU154439U1 (ru) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | Чувствительный элемент датчика линейных ускорений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU154439U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU170862U1 (ru) * | 2016-12-22 | 2017-05-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Чувствительный элемент датчика удара |
RU2746762C1 (ru) * | 2020-09-15 | 2021-04-20 | Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") | Микромеханический акселерометр с низкой чувствительностью к термомеханическим воздействиям |
RU2774824C1 (ru) * | 2021-11-25 | 2022-06-23 | Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") | Микромеханический акселерометр с высокой устойчивостью к термомеханическим напряжениям |
-
2015
- 2015-05-28 RU RU2015120243/28U patent/RU154439U1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU170862U1 (ru) * | 2016-12-22 | 2017-05-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Чувствительный элемент датчика удара |
RU2746762C1 (ru) * | 2020-09-15 | 2021-04-20 | Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") | Микромеханический акселерометр с низкой чувствительностью к термомеханическим воздействиям |
RU2774824C1 (ru) * | 2021-11-25 | 2022-06-23 | Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") | Микромеханический акселерометр с высокой устойчивостью к термомеханическим напряжениям |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201083760Y (zh) | 三轴集成压阻式加速度传感器 | |
US6826960B2 (en) | Triaxial acceleration sensor | |
US8839670B2 (en) | Anchor-tilt cancelling accelerometer | |
CN103941041B (zh) | 一种三框架结构的单质量块三轴mems加速度计 | |
CN103995148B (zh) | 基于微梁检测结构的双轴MEMS面内高g传感器 | |
CN102141576B (zh) | 基于RTS的MEMS面内高g加速度传感器 | |
CN103235155A (zh) | 一种具有全桥微梁结构的压阻式加速度传感器 | |
CN101271124A (zh) | L形梁压阻式微加速度计及其制作方法 | |
CN102539832B (zh) | 一种田字形双轴谐振式硅微机械加速度计结构 | |
RU154439U1 (ru) | Чувствительный элемент датчика линейных ускорений | |
RU154143U1 (ru) | Чувствительный элемент микромеханического акселерометра | |
CN104359547A (zh) | 差动隔振式mems矢量水听器 | |
CN105021846A (zh) | 一种六轴一体式微加速度传感器及其制作方法 | |
CN105842479A (zh) | 一种一体化差动式结构的光纤光栅加速度传感器 | |
CN101118249A (zh) | 压阻式高g值加速度计 | |
CN104535797B (zh) | 一种单片双轴蝶翼式微机械加速度计 | |
RU138627U1 (ru) | Чувствительный элемент микромеханического акселерометра | |
RU127937U1 (ru) | Чувствительный элемент микромеханического датчика линейных ускорений | |
CN111812355B (zh) | 一种低应力敏感度硅微谐振式加速度计结构 | |
RU131194U1 (ru) | Чувствительный элемент микромеханического акселерометра | |
RU131875U1 (ru) | Виброчастотный микромеханический акселерометр | |
CN106872728B (zh) | 带超量程保护的高g值三轴集成式加速度传感器 | |
CN201344938Y (zh) | 一种双向微惯性传感器 | |
RU131195U1 (ru) | Микромеханический датчик | |
RU135814U1 (ru) | Чувствительный элемент микромеханического датчика |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB1K | Licence on use of utility model |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170207 |
|
QZ11 | Official registration of changes to a registered agreement (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20170207 Effective date: 20170630 |