[发明专利]加速度检测计

说明书

                  发明领域

本发明涉及能沿两个轴线方向测量加速度的加速度检测计。

                  已有技术

加速度检测计在业内是众所周知的，而且在很多应用领域，如航空和汽车应用领域中，被用来检测急剧的加速或减速。加速检测计的一个应用例子是它在汽车中气囊展开时的应用。

由于控制系统已变得更加精细，因此就希望不只在一个方向上检测加速或减速，以便使得例如气囊的控制能适应加速/减速的方向。但是，这是很难实现的。一条途径就是提供两个加速度检测计，在两个感兴趣的轴线方向上各安一个加速度检测计。但是精确地对准是困难的，而且这样所形成的装置是庞大而昂贵的。一可供选择的方案是企图制造一个在两个方向上都具有加速/减速敏感性的装置。但是，这样的装置是难于制造的，它往往具有交叉的轴向敏感性(cross-axis sensitivity)，使得沿一个轴向的加速度可影响另一轴向的加速度的输出指示，因而导致错误的指示数。此外，用这样的装置要做到只改变一个轴向的灵敏度而不改变另一轴向的灵敏度常常是很困难的。

本发明的目的在于提供一加速度检测计，它能检测沿两个轴向的加速度，而且结构紧凑，制造简单。此外，本发明的目的还在于提供一具有最小的交叉轴向敏感性的加速度检测计。

发明概述

按照本发明可提供一加速度检测计，它包括：

一包含质量支撑架的外壳；

一支撑在该支撑架上的质量；

一支撑装置，用来将该质量支撑在该支撑架上；

一转动检测装置，用来检测该质量相对于至少部分该支撑装置的转动；

一平移检测装置，用来检测该质量相对于至少部分该支撑装置的平移。

该质量可包括：与一对外弹性构件相连的外质量，这对外弹性构件又与该支撑架相连；和用一个或更多内弹性构件与该外质量相连的内质量。在这种情形中，上述弹性构件形成该支撑装置。由较多的内弹性构件构成的支撑装置的一些轴可确定一平面，该外弹性构件的轴也在该平面内。在这种情形，该检测扭应力的装置可由用来检测在上述外弹性构件内所引起的扭应力的装置构成，该扭应力是在该加速度检测计朝一具有一与该内、外弹性构件构成的平面内的第一轴线垂直的分量的方向加速时引起的；

该检测平移的装置可由用来检测在上述内弹性构件内的弯曲应力的装置组成，该弯曲应力是在该加速度检测计朝一与该弹性构件构成的平面垂直的方向加速时引起的。

在这种情形最好具有两对内弹性构件，而且通过一对内弹性构件的轴线与通过另一对内弹性构件的轴线垂直。该内质量是由这两对内弹性构件来支撑的。该内弹性构件的轴线与该外弹性构件的轴线可相互基本成45°。所说的这些轴线确定了一平面。

该加速度检测计最好是用半导体材料来构成，而且可以是具有各向异性的材料，优选的材料是硅。

通过利用一个检测方向的扭应力和另一检测方向的弯曲应力的方法就可能使交叉轴向敏感性降至最低。

最好是将测定该支撑装置内的扭应力的装置安放在一个或更多外弹性构件上，基本处于支撑架与该质量的中间区域。最好将测定该支撑装置内的弯曲应力的装置安放在一对或两对内弹性构件上，靠近该质量的内或外分界处。

最好是，如果该器件是由硅做成，则该测定扭应力的装置就可包括一由四个压敏电阻构成的惠斯通电桥，各压敏电阻基本沿着硅的晶轴(110)安置在该支撑装置上。

对于该测定弯曲应力的装置来说该器件可以用硅形成，该装置在每个内弹性构件上可包括两个压敏电阻，在各个弹性构件的每一端上各一个，或者，如果至少提供有两对内弹性构件的话，则可在每个内弹性构件的一端上包含一压敏电阻。在该内弹性构件上的所有压敏电阻最好是但不是必须彼此平行和沿着硅的<110>晶轴排列。

用提供一内质量和一外质量的方法就可单纯地通过改变外质量的方法来改变在该平面内的方向上的加速度敏感性，而使在其它轴向上的敏感性不变。而且，还可通过改变外质量与内质量的比率而不改变总的质量的方法，也可使一个方向上的敏感性不改变，而使其它方向的敏感性发生变化。这就导致相当大的设计灵活性。

通过对该外弹性构件和内弹性构件进行安排，使两者偏移基本上为45°的角度，该器件就可能利用立方对称的诸如硅的半导体材料的压敏系数相对于该半导体晶面排列取向发生的变化，该加速度检测计就是用这种半导体来制作的。这可使该器件的轴向交叉敏感性降至最低。

附图简述

现在将参考下列附图来对本发明的一个例子进行描述：