[发明专利]三轴硅微加速度计

说明书

技术领域

本发明涉及微机械惯性仪表领域，特别是涉及一种三轴硅微加速度计。

背景技术

惯性导航系统已在航海、航空、航天和军事等领域中广泛应用。硅微谐振式加速度计具有稳定性高、分辨率高、动态范围大的特点，被认为是可以实现高精度测量的微电子机械系统(MEMS)惯性导航器件，在国防领域有着重要的应用。对于硅微谐振式加速度计高精度、小型化、高集成度的研究也得到开展。

目前在中低性能的应用领域正逐步取代石英挠性加速度计等传统惯性仪表。国际上MEMS加速度计已开始在导航和战术领域应用。同时部分高精度领域也将被微机电加速度计替代单轴硅微谐振式加速度计的研究已经逐步成熟。

然而，传统谐振式加速度计集成存在体积大、结构复杂，难以满足在三轴方向上高精度、高量程的加速度测试需求，影响硅微谐振式加速度计的发展和使用。

发明内容

基于此，有必要针对体积大、结构复杂的问题，提供一种三轴硅微加速度计。

一种三轴硅微加速度计，包括第一敏感组件与第二敏感组件；

所述第一敏感组件包括第一敏感单元与第二敏感单元，所述第一敏感单元的敏感方向与所述第二敏感单元的敏感方向正交设置；

所述第二敏感组件包括第三敏感单元与第四敏感单元，所述第三敏感单元的敏感方向与第四敏感单元的敏感方向正交设置；

所述第一敏感组件与所述第二敏感组件垂直正交设置，敏感X、Y、Z方向加速度。

上述三轴硅微加速度计，采用两组敏感组件，且两组敏感组件垂直正交设置，每一组敏感组件都包括两个正交设置的敏感单元。因此，上述三轴硅微加速度计能够敏感多方向的加速度值，且结构简单抗过载能力强。

在其中一个实施例中，还包括壳体，所述壳体与所述第一敏感组件与第二敏感组件相匹配，用于固定支撑所述第一敏感组件与第二敏感组件的正交结构。

在其中一个实施例中，所述敏感单元包括梳齿式差动电容结构，所述梳齿式差动电容结构包括动齿与定齿，所述动齿与定齿交错间隔设置，所述动齿设置于两个所述定齿之间，且所述动齿相对于相邻的两个定齿偏置设置。

在其中一个实施例中，所述敏感单元包括质量块，所述质量块与所述动齿连接，用于带动所述动齿运动。

在其中一个实施例中，还包括检测电路，所述检测电路分别与第一敏感组件与第二敏感组件电连接，用于检测所述第一敏感组件与第二敏感组件的电容变化。

在其中一个实施例中，所述检测电路包括激励信号发生电路、电容检测电路与信号放大调理电路：

所述激励信号发生电路与所述电容检测电路电连接，用于为所述电容检测电路提供激励信号；

所述电容检测电路用于检测所述第一敏感组件与第二敏感组件电容变化，输出电容变化信号；

所述信号放大调理电路与所述电容检测电路电连接，用于对所述电容检测电路输出的电容变化信号放大并进行滤波处理。

在其中一个实施例中，所述电容检测电路包括第一电容检测电路与第二电容检测电路，所述第一电容检测电路用于检测所述第一敏感组件电容变化，所述第二电容检测电路用于检测所述第二敏感组件电容变化。

在其中一个实施例中，所述信号放大调理电路包括第一信号放大调理电路与第二信号放大调理电路，所述第一信号放大调理电路用于对所述第一电容检测电路输出的电容变化信号放大并进行滤波处理，所述第二信号放大调理电路用于对所述第二电容检测电路输出的电容变化信号放大并进行滤波处理。

在其中一个实施例中，所述检测电路还包括温度检测电路，所述温度检测电路用于检测温度变化。

一种三轴硅微加速度计，包括：

第一敏感组件，包括正交设置的第一单轴加速度计与第二单轴加速度计，所述第一单轴加速度计与第二单轴加速度计分别包括多个敏感单元；

第二敏感组件，包括正交设置的第三单轴加速度计与第四单轴加速度计，第三单轴加速度计与第四单轴加速度计分别包括多个敏感单元；

所述第一敏感组件与所述第二敏感组件垂直正交设置，敏感X、Y、Z方向加速度。

上述三轴硅微加速度计，设置四个单轴加速度计，通过正交安装的方式使得三轴加速度计敏感X、Y、Z方向加速度，本发明提供的三轴硅微加速度计能够敏感多方向的加速度，抗过载能力强。

附图说明

图1为本发明实施例提供的三轴硅微加速度计示意图；

图2为本发明实施例提供的敏感单元结构示意图；

图3为本发明实施例提供的三轴硅微加速度计部分结构示意图；