[發明專利]一種單軸MEMS加速度計

有效

• 申請號: 201611031240.3
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106771354B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 楊先衛;潘禮慶;王超;羅志會;譚超;劉敏;樸紅光;魯廣鐸;許云麗;黃秀峰;鄭勝;趙華;張超
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01P15/08
• 分類號: G01P15/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

本發明公開了一種單軸MEMS加速度計。該加速度計包括磁場源，用于產生梯度磁場，所述磁場源的位置固定；隧道磁電阻芯片，所述隧道磁電阻芯片為具有隧道磁電阻傳感器的芯片，所述隧道磁電阻芯片用于感知磁場大小和方向的變化；所述隧道磁電阻芯片與所述磁場源位于同一直線上，所述隧道磁電阻芯片在加速度的作用下能夠沿所述直線移動，所述隧道磁電阻芯片的磁敏感方向與所述磁場源的磁矩方向位于同一直線上。本發明提供的單軸MEMS加速度計具有精度高、測量范圍大、體積小的優勢。

技術領域

本發明涉及加速度測量領域，特別是涉及一種單軸MEMS加速度計。

背景技術

加速度計是測量運載體線加速度的儀表，按照牛頓第二定律，加速度是物體位移隨時間的二次導數，等于物體受到的合外力除以其質量。通過測量加速度可以知道物體偏離慣性運動的情況，一般的加速度計測量檢驗質量受到的非保守力，是慣性導航需要測量的主要物理量。在飛行控制系統中，加速度計是重要的動態特性校正元件，在慣性導航系統中，高精度的加速度計是最基本的敏感元件之一。在各類飛行器的飛行實驗中，加速度計是研究飛行器顫振和疲勞壽命的重要工具。可見，加速度計的應用場合需要加速度計具有極高的精度，然而，在現有技術中，加速度計的精度還有待提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種精度高、測量范圍大、體積小的單軸MEMS加速度計。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種單軸MEMS加速度計，所述加速度計包括：

磁場源，磁場源由微型永磁體構成，其尺寸應遠小于永磁體到隧道磁電阻芯片之間的距離。所述磁場源用于產生梯度磁場，所述磁場源的位置固定；

隧道磁電阻芯片，所述隧道磁電阻芯片為具有隧道磁電阻傳感器的芯片，所述隧道磁電阻芯片用于感知磁場大小和方向的變化；

所述隧道磁電阻芯片與所述磁場源位于同一直線上，所述隧道磁電阻芯片在加速度的作用下能夠沿所述直線移動，所述隧道磁電阻芯片的磁敏感方向與所述磁場源的磁矩方向位于同一直線上。

可選的，所述加速度計還包括：

檢驗質量塊，所述隧道磁電阻芯片安裝于所述檢驗質量塊上；

懸臂軸，所述懸臂軸用于支撐所述檢驗質量塊；

晶圓外框，所述晶圓外框包括橫梁與豎梁，所述橫梁與所述豎梁垂直連接。

所述懸臂軸與所述橫梁垂直連接，所述磁場源位于所述豎梁上，所述懸臂軸沿所述磁場源的磁矩方向的厚度小于所述懸臂軸垂直于所述磁矩方向的厚度，使得所述懸臂軸所支撐的所述檢驗質量塊能夠沿所述磁矩方向所在直線上擺動。

可選的，所述懸臂軸的數量為一個，所述懸臂軸的一端與所述檢驗質量塊相連接，所述懸臂軸的另一端與所述橫梁連接。

可選的，所述橫梁包括兩個相互平行的第一橫梁與第二橫梁，所述懸臂軸的數量為兩個，分別為第一懸臂軸、第二懸臂軸，所述第一懸臂軸一端與所述第一橫梁垂直連接，另一端與所述檢驗質量塊的第一端相連接，所述第二懸臂軸一端與所述第二橫梁垂直連接，另一端與所述檢驗質量塊的第二端相連接，所述第一懸臂軸軸線和第二懸臂軸的軸線重合。

可選的，所述磁場源為微型永磁體或者微型通電線圈。

可選的，所述檢驗質量塊關于所述懸臂軸的軸線對稱，所述隧道磁電阻芯片位于所述驗質量塊上，且位于所述懸臂軸的軸線上。

可選的，所述加速度計外層包覆有高磁超導材料。

可選的，所述晶圓外框為高阻絕緣材料或半導體材料。

可選的，所述晶圓外框、所述懸臂梁和所述檢驗質量塊是在晶圓上通過光刻、離子刻蝕或化學腐蝕獲得的。