[發明專利]靜電容量型傳感器以及非線性輸出的校正方法

有效

• 申請號: 201480002694.0
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN104781678B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 柿沼實;木代雅巳
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00;G01P15/125;G01P15/18
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及一種檢測加速度的靜電容量型傳感器以及非線性輸出的校正方法。

背景技術

作為檢測加速度的加速度檢測裝置，例如像專利文獻1所記載那樣存在靜電容量型的裝置。該靜電容量型的裝置在可動電極的附近配置固定電極，檢測可動電極與固定電極之間的靜電容量的變化，由此檢測加速度。

另外，在專利文獻1、2、3中示出了靜電容量的變化與可動電極的位移量之間的關系呈非線性。此外在專利文獻1、2、3中記載有：由于可動電極的位移量微小，因此能夠將靜電容量的變化與可動電極的位移量之間的關系捕捉為線性。

專利文獻4和5所公開的加速度傳感器將靜電容量的變化與可動電極的位移量之間的關系捕捉為非線性，并對該非線性進行校正。專利文獻4所公開的加速度傳感器是圓筒形狀的3軸加速度傳感器。該加速度傳感器基于在圓筒的延伸方向上彼此相對的固定圓盤上的電極與可動圓盤上的電極之間的靜電容量的變化來針對三個軸分別檢測加速度。專利文獻5的加速度傳感器檢測的是一個方向上的加速度。

專利文獻1：日本特開平2-110383號公報

專利文獻2：日本特開平5-72225號公報

專利文獻3：日本特開平5-340958號公報

專利文獻4：日本特開平8-313552號公報

專利文獻5：日本特開平7-120498號公報

發明內容

發明要解決的問題

本發明人研究了具有可動電極以及分別從不同的方向與該可動電極相對的多個固定電極的靜電容量型傳感器的構建。而且，本發明人研究了在該靜電容量型傳感器中針對多個方向分別高精度地檢測加速度的方法。

本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種在具有可動電極以及分別從不同的方向與該可動電極相對的多個固定電極的靜電容量型傳感器中能夠針對多個方向分別高精度地檢測加速度的靜電容量型傳感器以及校正方法。

用于解決問題的方案

本發明所涉及的靜電容量型傳感器具備可動電極、支承體、梁構件、第一固定電極、第二固定電極、檢測部以及校正部。梁構件將可動電極以能夠移動的狀態安裝于支承體。第一固定電極從第一方向與可動電極相對。第二固定電極從與第一方向不同的第二方向與可動電極相對。檢測部檢測在可動電極與各固定電極之間產生的靜電容量的變化。校正部對檢測部的檢測結果進行校正來生成表示加速度的加速度信號。

本發明所涉及的非線性輸出的校正方法是對上述的靜電容量型傳感器中的檢測部的輸出進行校正的方法。首先，使用可動電極與固定電極之間的距離以及梁構件的彈簧常數來計算根據加速度計算靜電容量的理論式。然后，使用理論式的逆變換式對檢測部的輸出進行校正。

發明的效果

根據本發明，在具有可動電極以及分別從不同的方向與該可動電極相對的多個固定電極的靜電容量型傳感器中，能夠針對多個方向分別高精度地檢測加速度。

附圖說明

上述目的和其它目的、特征以及優點通過下面敘述的優選實施方式和隨之附帶的下面的附圖會變得進一步明確。

圖1是表示第一實施方式所涉及的靜電容量型傳感器的結構的俯視圖。

圖2是圖1的A-A’截面圖。

圖3是表示靜電容量型傳感器的檢測部的電路結構的圖。

圖4是表示靜電容量型傳感器的可動電極被施加圖1、圖2中的X方向的加速度時的可動電極的動作的圖。

圖5是表示來自檢測部的輸出與加速度G之間的關系的圖。

圖6是表示式(6)所示的校正式以及用該校正式對圖5所示的輸出ΔC進行校正之后的輸出(第一加速度信號)的圖。

圖7是表示靜電容量型傳感器的檢測部的電路結構的圖。

圖8是表示靜電容量型傳感器的可動電極被施加圖2中的Z方向的加速度時的可動電極的動作的圖。

圖9是表示來自檢測部的輸出與加速度G之間的關系的圖。

圖10是表示式(11)所示的校正式以及用該校正式對圖9所示的輸出進行校正之后的輸出(第二加速度信號)的圖。

圖11是表示第二實施方式所涉及的靜電容量型傳感器的功能結構的圖。

圖12是表示第二實施方式所涉及的靜電容量型傳感器的功能結構的圖。

圖13是表示靜電容量型傳感器的固定電極與可動電極在初始狀態下在圖1、圖2中的X方向上的位置關系的圖。