[發明專利]一種液態慣性體加速度傳感器

在審

• 申請號: 201810180234.7
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108469534A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 彭玨;汪明月;唐滸;汪天富;陳思平
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司 44247
• 代理人: 孫潔敏;吳敏

本發明公開了一種液態慣性體加速度傳感器，包括：一容器（1），其具有偶數正多邊形結構，每個側邊內側分別設有一矩形槽（2），每個矩形槽內分別插入一非金屬電極（3），兩組平行的非金屬電極組成一對檢測電極，所述容器內裝有導電性電解液（4），一蓋板（5）蓋在所述容器上，所述非金屬電極（3）與一傳感器信號處理電路（7）電氣連接，所述蓋板（5）與所述容器（1）的接觸縫隙填充密封劑（8）。本發明結構簡單，成本低，并且能夠長期維持穩定性和可靠性,可實現二維多軸檢測。

技術領域

本發明涉及運動檢測領域，特別涉及一種液態慣性體加速度傳感器。

背景技術

加速度傳感器是一種能夠對加速度大小進行測量的電子器件。一般由慣性質量塊、阻尼元件、彈性元件、敏感元件和調適電路組成。目前市場上廣泛使用的是固態慣性體加速度傳感器，根據表達的物理信號不同，將加速度傳感器分為電容式、壓阻式及壓電式等加速度傳感器。盡管目前固態慣性體加速度傳感器加工工藝成熟，且廣泛應用于各個領域，但是一般固態慣性體加速度傳感器的諧振頻率處于高頻范圍內（>1kHz），對低頻信號響應微弱、準確度低。傳統的電容、壓電式技術的加速度傳感器是通過測量微機械慣性體機構的移動來實現的，這樣的設計存在諸多問題，如表面微加工使得各零件部位易黏附、抗沖擊力差、磁滯現象、機械噪音、電磁干擾、器件的定制裝配工藝成本高，涉及微機械移動結構等問題。減小懸臂梁的質量（如增大懸臂梁的長寬比），能夠有效降低諧振頻率，但是這樣就會增加傳感器的加工工藝復雜度，同時也降低了傳感器的抗沖擊力。

與固體材料相比，流體材料在響應頻率、制作工藝及集成等方面表現出了明顯的優勢。中國專利CN1668892A公開了一種靜電電容式液體傳感器，其利用液體表面始終維持水平面來檢測物體的傾斜角及加速度。如圖1所示，在兩端封閉的筒狀容器6的平行的兩個側面2、3上設置開口13、14，在該開口13、14中嵌入表面覆蓋著硅氧化覆蓋膜的板狀主電極4、5并進行密封，在筒狀容器內部封入適量導電性液體7，將金屬制副電極棒8從上蓋11插入導電性液體7中。其上形成有硅氧化覆蓋膜的主電極4為一方電極，而導電性液體7為另一方電極，形成兩電極平行板電容器C₁，主電極5為一方電極而導電性液體7為另一方電極形成平行板電容器C₂。在垂直于板狀主電極4、5的表面的線方向施加水平加速度，如若筒狀容器6沒有發生傾斜，則導電液體與兩主電級4、5之間的接觸面積S₁和S₂增大/減小，從而使靜電電容C₁、C₂值增大/減小。如果測定靜電電容C₁和C₂之差來求出接觸面積S₁和S₂之差，則能夠通過計算得出或預先實驗求得的矯正曲線來求出施加于筒狀容器6的加速度大小。

上述加速度傳感器中使用的導電性液體是在將甲醇、乙醇、異丙醇等醇類、丙酮、丁酮等酮類、二甘醇單丁基醚等醚類之中的一種或多種進行了組合的液體中添加了硝酸鋰、碘化鉀等電解質的液體。這種導電性液體大部分容易揮發，如單從物理方法上進行機械密封，很難保證傳感器內部長久的真空狀態，存在使用壽命短，難以長期確保傳感器的穩定性、可靠性之類的問題。

另外，上述液態慣性體加速度傳感器根據靜電電容原理設計，需要在板狀主電極至少一個表面上形成有硅氧化覆蓋膜等絕緣介電質，絕緣介電質和有機導電液體之間的長期穩定性決定器件的使用壽命。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術存在的缺陷，提供一種液態慣性體加速

度傳感器。本發明提出的液態慣性體加速度傳感器結構簡單，成本低，并且能夠長期維持穩定性和可靠性，同時實現二維多軸檢測。