[發(fā)明專利]一種基于機械超材料結構的加速度傳感器

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• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112285384A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 李維平;蘭之康
• 申請（專利權）人: 南京高華科技股份有限公司
• 主分類號: G01P15/12
• 分類號: G01P15/12
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

本發(fā)明提供一種基于機械超材料結構的加速度傳感器，該加速度傳感器包括：基板、以及設置在基板上的加速度感應單元、至少一個應變感應單元、錨點組以及引線組，每個應變感應單元均包括機械超材料結構和電阻應變片，其中，各機械超材料結構一端均通過引線組與錨點組連接，各機械超材料結構的另一端均通過引線組與加速度感應單元連接，以在發(fā)生加速度運動時接收加速度感應單元產生的單一方向的應變，并將單一方向的應變轉換為多方向的應變，各電阻應變片均與對應的機械超材料結構連接，以在多方向的應變下產生電阻值的變化，以根據(jù)各電阻值的變化測量加速度。該加速度傳感器具有靈敏度高、測量范圍大、測量誤差小、結構新穎等優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明屬于加速度傳感器技術領域，具體涉及一種基于機械超材料結構的加速度傳感器。

背景技術

加速度傳感器自面世后一直作為最重要的慣性儀器代表之一，廣泛的應用于慣性導航和慣性制導系統(tǒng)之中，主要涉及航空航天、車輛控制、高速鐵路、軍工、機器人、工業(yè)自動化、探礦等眾多領域。隨著MEMS技術的不斷發(fā)展，加速度傳感器逐漸向微型化方向發(fā)展，微加速度傳感器是以集成電路工藝和MEMS制造技術相結合制造的新型加速度傳感器。MEMS加速度傳感器相較于傳統(tǒng)的加速度傳感器具有體積小、壽命長、成本低、重量輕、功耗小、易集成、可靠性高和可大批量生產等優(yōu)勢，現(xiàn)有的MEMS加速度傳感原理主要包括壓阻式、電容式、壓電式、隧道電流式、諧振式和伺服式等，各類原理的加速度傳感器在靈敏度、測量范圍、帶寬、響應特性、溫度效應、線性度、功耗、體積、成本、可靠性等方面各有優(yōu)劣，適用于不同場合。但是，仍存在分辨率較低、量程較小以及溫漂大、成本較高等缺陷。因此，近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，研究具有高分辨率、大量程、多軸慣性測量、溫漂小、低成本、高可靠性的加速度傳感器成為發(fā)展趨勢，在自動化技術發(fā)展迅速的今天，對加速度傳感器的進一步研究與開發(fā)仍十分必要的，

因此，針對目前加速度傳感器存在的技術問題，有必要提出一種新的加速度傳感器，即基于機械超材料結構的加速度傳感器。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一，提供一種基于機械超材料結構的加速度傳感器。

本發(fā)明提供一種基于機械超材料結構的加速度傳感器，所述加速度傳感器包括：基板、以及設置在所述基板上的加速度感應單元、至少一個應變感應單元、錨點組以及引線組，每個所述應變感應單元均包括機械超材料結構和電阻應變片；其中，

各所述機械超材料結構一端均通過所述引線組與所述錨點組連接，各所述機械超材料結構的另一端均通過所述引線組與所述加速度感應單元連接，以在發(fā)生加速度運動時接收所述加速度感應單元產生的單一方向的應變，并將所述單一方向的應變轉換為多方向的應變；

各所述電阻應變片均與對應的所述機械超材料結構連接，以在所述多方向的應變下產生電阻值的變化，以根據(jù)各所述電阻值的變化測量加速度。

可選的，所述機械超材料結構包括：

第一超材料框架，所述第一超材料框架圍設在所述電阻應變片外側，且所述第一超材料框架通過所述引線組與所述電阻應變片電連接；

至少一個第二超材料框架，所述第二超材料框架自所述第一超材料框架向對應的所述加速度感應單元或所述錨點組延伸并分別與所述加速度感應單元或所述錨點組相連。

可選的，所述機械超材料結構包括兩個第二超材料框架；

其中一個所述第二超材料框架分別與所述加速度感應單元以及所述第一超材料框架相連；

另外一個所述第二超材料框架分別與所述第一超材料框架以及所述錨點組相連。

可選的，所述第一超材料框架包括第一變形部和第一連接部，所述第二超材料框架包括第二變形部和第二連接部；其中，

所述第一變形部與所述第一連接部相連，并與所述電阻應變片電連接；