正负1g加速度计的自校正系统.doc

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
文 献 综 述
21世纪是人类全面进入信息电子化的时代，随着人类探知领域和空间的拓展使得人们需要获得的电子信息的种类日益增加，要求信息传递的速度加快和信息处理能力增强，因而要求信息采集技术——传感器技术必需跟得上人类信息化发展的需要。传感器作为人类探知自然界的触角，它可以将人们需要探知的各种非电量信息转化为可测的电量信息，为人们认识和控制相应的对象提供了条件和依据。新型的传感器将向智能化、微型化、低功耗、无线、便携式的方向发展。
作为传感器家族的一个重要分支，加速度传感器在生产生活、军事国防等领域的应用越来越广泛。传统的加速度传感器主要是电阻应变式和电容式。其典型结构如图⑴和图⑵所示。
图⑴ 应变式加速度传感器
1惯性质量块 2等强度梁 3腔体 图⑵ 电容式加速度传感器
4 限位块 5 应变片 6 壳体
应变式加速度传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。应变式加速度传感器是利用电阻应变片受力变形而引起阻值变化的原理制成的，然而加速度是运动参数，所以首先要经过弹簧的惯性系统将加速度转换为力，再作用弹性元件上。如图⑵所示，在等强度梁2的一端固定惯性质量块1，梁的另一端用螺钉固定在壳体6上，在梁的上下两表面粘贴应变片5，梁和惯性块的周围充满阻尼液，用以产生必要的阻尼。测量加速度时，将传感器壳体和被测对象刚性连接。当有加速度作用在壳体上时，由于梁的刚度很大惯性质量也以同样的加速度运动，其产生的惯性力正比于加速度a的大小，惯性力作用在梁的端部使梁产生变形，限位块4是保护传感器在过载时不被破坏。这种传感器虽然制造工艺简单，但体积较大，广泛应用于低频振动的测量。电容式加速度传感器是以各种形式的电容作为变换器或传感元件，将被测的物理量的变化转化为电容变化的传感器。如图
⑵所示，传感器有两个固定电极和一个可动电极。动电极作为振动质量由弹簧片支撑在两个固定电极之间，当ｇ=0时，C1=C2，当ｇ≠0时，质量块振动，从而改变动电极和固定电极的间隙，引起电容值的变化。这种传感器的优点是频率响应范围大，量程范围大，但是受弹性系统设计的限制。
随着微电子技术和微机械加工技术的出现，使得微加速度传感器的制造成为可能。这种传感器常用硅及其化合物材料，采用专门的腐蚀技术刻蚀出三维微结构，再利用沉积薄膜和牺牲层技术在体加工的硅衬底表面上制造各种所需的功能图案。压阻式加速度传感器就是在此基础上发展起来的。它是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。微传感器体积小、质量轻、功耗低，用它进行的操作极其微细，但是它的加工工艺要求非常高，因此价格也不便宜。
在这样的背景下，制造一种体积相对较小，加工工艺比较简单，价格也适宜的加速度传感器已经是必然的趋势。一种