[发明专利]加速度计

说明书

背景技术

加速度计用来检测和测量结构、车辆以及较大型装备的活动部分所经历的加速度。加速度测量结果可以用作到控制系统的输入，控制系统使用该信息来调整或修正动态条件。其应用的某些示例包括刹车检测和修正、用于触发保护响应（例如汽车中的气囊部署或约束收紧）的影响检测，并在转向和暂停时提供反馈控制。另外，检测和测量加速度可以在地震学中的振动检测中起作用。照此，存在对开发准确地且有效地检测加速度的设备的持续兴趣。

附图说明

图1是根据本公开的示例的加速度计的示意图；

图2是图示出根据另一示例的加速度计中的电极之间的交叉电容的电路图；

图3是表示根据本公开的示例的加速度计检测电路的一半的简化电路；

图4是示出根据本公开的另一示例的加速度计中的作为检验质量位移的函数的六个电容的值的图表；

图5是示出了图4中的电容函数的导数的图表；

图6是示出了根据本公开的示例的加速度计中的可以施加于电容的驱动信号的电压的图表；以及

图7是示出了根据本公开的示例修改的驱动信号的电压的图表。

具体实施方式

现在将对某些示例进行参考，并且将在此使用特定语言来对其进行描述。在描述和要求保护这些示例时，将根据下文阐述的定义来使用以下术语。

应注意的是在本说明书和所附权利要求中所使用的单数形式“一”、和“该”包括所提及的东西中的一个或多个，除非上下文另外清楚地说明。

在此所使用的“驱动信号”或“驱动电压”指的是直接地或间接地施加于电容性加速度计中的电容性元件的电信号，由此，可以基于电容性元件的行为来确定加速度计所经历的加速度。对驱动信号或驱动电压的振幅或量值的参考一般指示例如正弦或其他AC信号的峰到峰振幅，而不是均方根度量。

为了方便起见，可以在列表中呈现在此所使用的多个项目、结构元件、组成元件和/或材料。应将这些列表理解为如同列表中的每个成员被单独地识别为分开的且唯一的成员。

在此所讨论的示例阐述了提供特定操作特性的加速度计。加速度计可以用来检测和测量结构或车辆或结构或车辆的活动部分所经历的加速度。一个类型的加速度计是电容性加速度计，其中，加速度力通过其对一个或多个电容的值的影响而被检测。特别地，根据在此讨论的原理的电容性加速度计包括被连接至结构支撑体的检验质量，使得检验质量能够相对于结构支撑体且在特定平面中实现位移。此类位移可以在力被施加于支撑结构体时发生，促使其由于检验质量的惯性而相对于检验质量进行加速。结果得到的检验质量与结构支撑体之间的相对位移改变由设置在这两个元件上的电极形成的电容。

可以通过向电容施加驱动信号从而产生随检验质量位移而变的输出信号来检测和测量电容性变化。例如，设置在检验质量上的两个电极和设置在结构支撑体上的三个电极组成六元素交叉电容。用以驱动此类电路的信号的一个示例包括施加于一组电极的多个正弦AC电压。由该电路输出的信号的振幅随电容而变，其中，每个电容根据检验质量位移而变。通过测量该信号并使用此关系，可以测量检验质量位置的变化，由此，可以确定由结构的加速度施加的力。

已经发现此类信号本身可以在检验质量上施加力。此反馈力增加了跟踪检验质量时的困难。例如，这种情况下的准确的加速度检测要求将测量诱发力与由于外部加速度而施加在检验质量上的力分离。根据本公开的加速度计消除了施加于检验质量上的测量诱发力。在更特别的示例中，加速度计也保持零位（null position）输出。在另一特定示例中，加速度计使输出增益、即检验质量位移与输出电压变化之间的关系最大化。

使用电容性加速度计来检测加速度的方法可以包括向位于加速度计中的检验质量上的电极施加驱动电压，从而产生随检验质量的位移而变的输出信号。在特定方面，驱动电压可以包括正弦波形或者替换地包括方波波形。驱动电压的振幅被指定为消除由驱动电压施加于检验质量的力，并且其中，使输出信号的增益最大化。在更特别的示例中，选择驱动电压以保持零位输出。