RU187949U1 - Чувствительный элемент мэмс-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды - Google Patents
Чувствительный элемент мэмс-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды Download PDFInfo
- Publication number
- RU187949U1 RU187949U1 RU2018139514U RU2018139514U RU187949U1 RU 187949 U1 RU187949 U1 RU 187949U1 RU 2018139514 U RU2018139514 U RU 2018139514U RU 2018139514 U RU2018139514 U RU 2018139514U RU 187949 U1 RU187949 U1 RU 187949U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inertial mass
- housing
- acceleration
- large amplitude
- sensitive element
- Prior art date
Links
Images
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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в инерциальных системах для измерения величины и направления ускорения большой амплитуды. Задачей полезной модели является повышение надежности чувствительного элемента МЭМС-акселерометра за счет упрощения конструкции с сохранением возможности ограничения перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности в условиях действия ускорения большой амплитуды. Сущность полезной модели заключается в том, что чувствительный элемент МЭМС-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды содержит корпус, выполненный в виде платы, инерционную массу, выполненную в виде пластины из кремния, расположенную с зазором относительно корпуса и связанную с ним через точки крепления, образованные путем анодного сращивания двух областей на инерционной массе и на корпусе, образующие упругий подвес, обеспечивающий перемещение инерционной массы вдоль оси, направленной перпендикулярно плоскости инерционной массы, емкостной датчик выходного сигнала, содержащий подвижные электроды, расположенные на инерционной массе, и неподвижные электроды, расположенные на корпусе, использует в качестве элемента, ограничивающего перемещение инерционной массы вдоль оси чувствительности в условиях действия ускорения большой амплитуды, элемент конструкции (упор), образованный с помощью корпуса и инерционной массы, связанной с ним через точки крепления, образованные путем анодного сращивания двух областей на инерционной массе и на корпусе. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышению ее надежности.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в инерциальных системах для измерения величины и направления ускорения большой амплитуды.
Известен микромеханический осевой акселерометр, содержащий корпус, выполненный в виде платы, инерционную массу, выполненную в виде пластины из кремния, расположенную с зазором относительно корпуса и связанную с ним через упругие перемычки, образующие упругий подвес, обеспечивающий перемещение инерционной массы вдоль оси, лежащей в плоскости инерционной массы, электронную схему обработки сигналов, емкостной датчик выходного сигнала, содержащий подвижные электроды, расположенные на инерционной массе, и неподвижные электроды, электростатический датчик силы и анкеры, отличающийся тем, что емкостной датчик выходного сигнала выполнен в виде четырех идентичных секций, расположенных симметрично относительно центральной точки, в каждой из которых неподвижные электроды размещены на пластине из кремния, расположенной консольно с зазором относительно корпуса и имеющей форму клина, одна сторона которого отделена от корпуса прорезью, на другой стороне размещены непосредственно электроды, а основанием клина служит корпус [1].
Недостаток этого устройства заключается в том, что в нем отсутствуют элементы, ограничивающие перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности в условиях действия ускорения большой амплитуды. Это приводит к снижению надежности работы устройства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является 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 и тем, что он снабжен упорами, ограничивающими перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности [2].
Недостаток этого устройства заключается в том, что формирование упоров предполагает выполнение дополнительных технологических операций и, соответственно, приводит к усложнению конструкции и снижению ее надежности.
Задачей полезной модели является повышение надежности чувствительного элемента МЭМС-акселерометра за счет упрощения конструкции с сохранением возможности ограничения перемещения инерционной массы вдоль оси чувствительности в условиях действия ускорения большой амплитуды.
Это достигается тем, что чувствительный элемент МЭМС-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды, содержащий корпус, выполненный в виде платы, инерционную массу, выполненную в виде пластины из кремния, расположенную с зазором относительно корпуса и связанную с ним через точки крепления, образованные путем анодного сращивания двух областей на инерционной массе и на корпусе, образующие упругий подвес, обеспечивающий перемещение инерционной массы вдоль оси, направленной перпендикулярно плоскости инерционной массы, емкостной датчик выходного сигнала, содержащий подвижные электроды, расположенные на инерционной массе, и неподвижные электроды, расположенные на корпусе, использует в качестве элемента, ограничивающего перемещение инерционной массы вдоль оси чувствительности в условиях действия ускорения большой амплитуды, элемент конструкции (упор), образованный с помощью корпуса и инерционной массы, связанной с ним через точки крепления, образованные путем анодного сращивания двух областей на инерционной массе и на корпусе. Для формирования подобного упора не требуется выполнения отдельных технологических операций, что приводит к упрощению конструкции и повышению ее надежности.
На фиг. 1 представлен чувствительный элемент МЭМС-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды, где:
1 - корпус;
2 - инерционная масса;
3 - точки крепления;
4 - емкостной датчик гребенчатого сигнала;
5 - подвижный электрод;
6 - неподвижный электрод.
Чувствительный элемент МЭМС-акселерометра, состоит из корпуса 1, выполненного в виде платы, имеющего структуру "кремний на изоляторе", инерционной массы 2, выполненной в виде пластины из кремния, расположенную с зазором относительно корпуса и связанную с ним через точки крепления 3, образованные путем анодного сращивания двух областей на инерционной массе и на корпусе, емкостного датчика гребенчатого типа 4, у которого подвижные электроды 5 расположены на инерционной массе 2, а неподвижные электроды 6 расположены на корпусе 1.
Чувствительный элемент МЭМС-акселерометра работает следующим образом: при возникновении ускорения большой амплитуды инерционная масса 2 будет иметь ограничение при перемещении вдоль оси чувствительности за счет элемента конструкции (упора), образованного с помощью корпуса и инерционной массы, связанной с ним через точки крепления, образованные путем анодного сращивания двух областей на инерционной массе и на корпусе. Таким образом, формирование упора происходит с помощью уже присутствующих в конструкции инерционной массы 2 и корпуса 1 и не требует введения дополнительных конструктивных элементов.
Для примера рассмотрим конструкцию, предназначенную для работы в условиях воздействия ускорения амплитудой 200g. Тогда ширина зазора, реализующего данное решение, составит 3 мкм.
Согласно проведенным расчетам, использование данного решения позволит повысить величину наработки на отказ чувствительного элемента МЭМС-акселерометра в среднем в 2 раза. Это обусловлено тем, что основным эффектом, приводящим к отказу является слипание его кантилеверов между собой и с другими частями конструкции под влиянием внешних воздействующих факторов (к которым относится ускорение большой амплитуды). Остальные виды отказов имеют намного меньшее значение и могут быть описаны с помощью стандартных методов оценки параметров надежности электронных средств.
Источники информации:
1. Патент РФ №129657.
2. Патент РФ №113013 – прототип.
Claims (1)
- Чувствительный элемент МЭМС-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды, содержащий корпус, выполненный в виде платы, инерционную массу, выполненную в виде пластины из кремния, расположенную с зазором относительно корпуса и связанную с ним через точки крепления, образующие упругий подвес, обеспечивающий перемещение инерционной массы вдоль оси, направленной перпендикулярно плоскости инерционной массы, емкостной датчик выходного сигнала, содержащий подвижные электроды, расположенные на инерционной массе, и неподвижные электроды, расположенные на корпусе, отличающийся тем, что в качестве элемента, ограничивающего перемещение инерционной массы вдоль оси чувствительности в условиях действия ускорения большой амплитуды, используется элемент конструкции - упор, образованный с помощью корпуса и инерционной массы, связанной с ним через точки крепления, образованные путем анодного сращивания двух областей на инерционной массе и на корпусе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139514U RU187949U1 (ru) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Чувствительный элемент мэмс-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139514U RU187949U1 (ru) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Чувствительный элемент мэмс-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU187949U1 true RU187949U1 (ru) | 2019-03-25 |
Family
ID=65858956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018139514U RU187949U1 (ru) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Чувствительный элемент мэмс-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU187949U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110221096A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-09-10 | 蚌埠学院 | 一种凸棱限位式基于横向力的光纤光栅加速度计 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2377575C2 (ru) * | 2007-09-04 | 2009-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Частотный микромеханический акселерометр |
RU133618U1 (ru) * | 2012-10-29 | 2013-10-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Микромеханический акселерометр |
EA022833B1 (ru) * | 2008-11-10 | 2016-03-31 | Джеко Текнолоджи Б.В. | Емкостный датчик на основе мэмс для использования в системе сейсмической разведки |
WO2017087050A1 (en) * | 2015-11-16 | 2017-05-26 | Raytheon Company | Thermally insensitive open-loop hung mass accelerometer with differential eddy current sensing |
US20170205519A1 (en) * | 2014-07-18 | 2017-07-20 | Thales | Accelerometer device |
EP3226006A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-10-04 | Northrop Grumman Systems Corporation | Accelerometer sensor system |
-
2018
- 2018-11-09 RU RU2018139514U patent/RU187949U1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2377575C2 (ru) * | 2007-09-04 | 2009-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Частотный микромеханический акселерометр |
EA022833B1 (ru) * | 2008-11-10 | 2016-03-31 | Джеко Текнолоджи Б.В. | Емкостный датчик на основе мэмс для использования в системе сейсмической разведки |
RU133618U1 (ru) * | 2012-10-29 | 2013-10-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Микромеханический акселерометр |
US20170205519A1 (en) * | 2014-07-18 | 2017-07-20 | Thales | Accelerometer device |
WO2017087050A1 (en) * | 2015-11-16 | 2017-05-26 | Raytheon Company | Thermally insensitive open-loop hung mass accelerometer with differential eddy current sensing |
EP3226006A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-10-04 | Northrop Grumman Systems Corporation | Accelerometer sensor system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110221096A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-09-10 | 蚌埠学院 | 一种凸棱限位式基于横向力的光纤光栅加速度计 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108020687B (zh) | 一种mems加速度计 | |
US6327909B1 (en) | Bistable mechanical sensors capable of threshold detection and automatic elimination of excessively high amplitude data | |
US6910379B2 (en) | Out-of-plane compensation suspension for an accelerometer | |
WO2002099441A1 (en) | Micromachined shock sensor | |
JPH04269659A (ja) | 環状質量部材を用いた加速度計 | |
CN102128953A (zh) | 对称倾斜折叠梁结构电容式微加速度传感器 | |
KR20190016006A (ko) | 가속도계 | |
TW201339082A (zh) | 振動容限的加速感測器結構 | |
RU187949U1 (ru) | Чувствительный элемент мэмс-акселерометра с измеряемым диапазоном ускорений большой амплитуды | |
CN208314017U (zh) | 一种mems加速度计 | |
CN210572371U (zh) | 三轴电容式微加速度计 | |
RU55148U1 (ru) | Микромеханический осевой акселерометр | |
CN216593886U (zh) | 微机电谐振式压力敏感结构 | |
CN102101637A (zh) | 嵌入横向可动电极的微惯性传感器 | |
Tschan et al. | Characterization and modelling of silicon piezoresistive accelerometers fabricated by a bipolar-compatible process | |
RU2582910C1 (ru) | Пьезоакселерометр | |
WO2002041006A2 (en) | Silicon capacitive accelerometer | |
RU129657U1 (ru) | Микромеханический осевой акселерометр | |
RU190397U1 (ru) | Микромеханический осевой акселерометр | |
RU152289U1 (ru) | Микроэлектромеханический осевой акселерометр | |
RU2390031C1 (ru) | Интегральный микромеханический автоэмиссионный акселерометр | |
RU2774102C1 (ru) | Чувствительный элемент микромеханического акселерометра | |
RU2710100C1 (ru) | Чувствительный элемент углового акселерометра | |
Shoji et al. | Diode integrated capacitive accelerometer with reduced structural distortion | |
RU2566411C1 (ru) | Пьезоэлектрический акселерометр |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD9K | Change of name of utility model owner | ||
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201110 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20211210 |