微型加速度传感器原理设计及制造开题报告

2020-04-08 12:04

1. 研究目的与意义（文献综述）

传感器指的是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成[1]。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。

微加速度传感器是以集成电路工艺和微机械加工工艺为基础，在单晶硅片上制造出来的微机电系统，包括微机械加速度计、微机械陀螺仪和微惯性测量组合(mimu)[3]。微加速度传感器的工作原理是经典力学中的牛顿定律，其功能是测量运动物体(如车辆、飞机、导弹、舰艇、人造卫星等)的质心运动和姿态运动，进而可以对运动物体实现控制和导航。

微加速度传感器与非微加速度传感器相比，其体积和价格可减少几个数量级，对国防具有重大战略意义。基于微加速度传感器建低成本、高性能的微型惯性导航系统正在成为当前惯性技术领域的一个研究热点。

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2. 研究的基本内容与方案

1) 电容式加速度传感器的原理

电容式加速度传感器的敏感元件为固定电极和可动电极之间的电容器，是目前研究最多的一类加速度传感器，一般采用悬臂梁、固支梁或挠性轴结构，支撑一个当作电容动板电极的质量块，质量块与一个固定极板构成一个平板电容。其工作原理是在外部加速度作用下，校验质量块产生位移，这样就会改变质量块和电极之间的电容，将这种变化量用外围电路检测出来就可测量加速度的大小[2]。

对于平板电容,电容值c=号,其中ε 为介质的介电常数,a 为极板正对面积,d 为极板间垂直距离。可见,电容式微加速度传感器按工作原理可以分为变面积式和变间隙式,更多的电容式加速度传感器采用的是变间隙式[2]。

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3. 研究计划与安排

第一周：阅读微加速度传感器相关文献，理解其原理，并关注该领域国内外最新现状。

第二周：结合对微加速度传感器原理的了解和自己课题要求，初步设计出实现自己课题研究要求的具体措施与技术方案。

第三周：通过查阅资料与咨询导师的方式来完成开题报告的撰写。

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4. 参考文献（12篇以上）

张功铭，赵复真．新型传感器及传感器检测新技术[m] ． 2006
刘妤，温志渝，张流强，刘玉奎，梁玉前. 微加速度传感器的研究现状及发展趋势[j]. 光学精密工程 ,2004.
吴雄.汽车mems传感器应用及发展[j].传感器世界,2002,第3卷，第7期.
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