[實用新型]Z軸電容式加速度計

有效

• 申請號: 201020617239.0
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN201852852U
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 蔣樂躍;周漢秦
• 申請（專利權）人: 美新半導體（無錫）有限公司
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司 32236
• 代理人: 王愛偉

技術領域

本實用新型涉及一種微機電系統的電容式加速度計，尤其涉及一種用于測量Z軸加速度的電容式加速度計。

背景技術

采用微電子機械系統技術實現的微型電容式加速度計，由于具有體積小、重量輕、精度高和成本低等優點，使得其在軍事、汽車工業、消費類電子產品等領域具有廣泛的應用前景。

電容式加速度計的基本工作原理是，待測加速度產生的慣性力引起敏感電容的極板間隙或極板交疊面積變化，使電容變化與加速度大小成比例關系，通過信號處理電路獲取敏感電容的變化即可獲得加速度的大小。對于測量Z軸(垂直于工作平面)加速度信號的加速度計，由于受MEMS加工工藝特點的限制，多采用變間隙型敏感電容。

現有的Z軸電容式加速度計，通常采用一塊相對于轉動軸不對稱的平板，當存在垂直于該平板的加速度即Z軸方向加速度輸入時，平板將繞著轉動軸轉動，平板與下面的玻璃基片的間距改變，從而使相應的一對差動電容一個增大一個減小，測量差動電容值即可獲得Z軸輸入的加速度值。由于驅動質量塊和電容感應極板是一體的，而電容感應極板通常相對于轉動軸是對稱的。所以，驅動質量塊只能設置在轉動軸的遠端。但由于該處于轉動軸遠端位置的驅動質量塊只能在慣性力作用下產生轉動，因而，在有些情況下，其是無法產生感應電容的。也就是說，這實質上是限制了電容傳感器的靈敏度。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服現有Z軸電容式加速度計靈敏度小的缺陷，提供一種高靈敏度的Z軸電容式加速度計。

為了解決上述技術問題，本實用新型所提出的技術方案是：

一種Z軸電容式加速度計，其包括電容感應極板、驅動質量塊以及連接梁。其中電容感應極板包括正電容感應極板和負電容感應極板，驅動質量塊和電容感應極板相互分離，正電容感應極板和負電容感應極板分別位于驅動質量塊的兩側。當驅動質量塊轉動時，電容感應極板通過連接梁隨之轉動。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述電容感應極板具有第一轉動軸，所述驅動質量塊具有第二轉動軸，所述第一轉動軸和第二轉動軸相互平行。

進一步的，在不同實施方式中，其中正電容感應極板和負電容感應極板相對于所述第一轉動軸對稱。

進一步的，在不同實施方式中，其中第二轉動軸設置在所述驅動質量塊的一個側邊。

進一步的，在不同實施方式中，其中驅動質量塊相對于所述第一轉動軸對稱。

進一步的，在不同實施方式中，其中連接梁與所述第一轉動軸和第二轉動軸平行。

進一步的，在不同實施方式中，其中第一轉動軸包括上第一轉動軸、下第一轉動軸，以及連接所述上第一轉動軸和下第一轉動軸的第一錨點，所述上第一轉動軸和下第一轉動軸具有相同長度。

進一步的，在不同實施方式中，其中第二轉動軸包括上第二轉動軸、下第二轉動軸，以及連接所述上第二轉動軸和下第二轉動軸的第二錨點，所述上第二轉動軸和下第二轉動軸具有相同長度。

進一步的，在不同實施方式中，其中連接梁包括相同長度的上連接梁和下連接梁。

進一步的，在不同實施方式中，其中電容感應極板的轉動方向與驅動質量塊的轉動方向相反。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型涉及的Z軸電容式加速度計，采用驅動質量塊和電容感應極板相互分離的結構，將正負電容感應極板分別設置在驅動質量塊的兩側，由此有效增大電容感應極板相對于其轉動軸的距離，使得電容感應極板轉動時位移幅度增大，從而有效提高測量Z軸方向加速度的靈敏度。

附圖說明

圖1是本實用新型設計的Z軸電容式加速度計的邏輯結構示意圖；和

圖2是沿圖1中所示的A-A向的剖視結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式。

請參見圖1所示，本實用新型涉及的一種Z軸電容式加速度計，其包括電容感應極板1、驅動質量塊2以及用于連接電容感應極板1和驅動質量塊2的連接梁3。

其中電容感應極板1和驅動質量塊2相互分離，電容感應極板1包括分設于驅動質量塊2兩側的正電容感應極板11和負電容感應極板12，以及連接正電容感應極板11、負電容感應極板12的連接件13。電容感應極板1用于與襯底電板(未顯示)配合形成電容變化。

電容感應極板1還包括有第一轉動軸(其也可稱為是彈性梁，用作轉動軸)，第一轉動軸包括上第一轉動軸14、下第一轉動軸16，以及連接上第一轉動軸14和下第一轉動軸16的第一錨點15，并且上第一轉動軸14和下第一轉動軸16具有相同長度h₁。