[发明专利]低功率加速计

说明书

本发明涉及一种加速计，它包括能沿着测量轴线(AB)移动的多个惯性质量块(M1‑M4)；刚性地附装到每个惯性质量块的相应的弹簧(K1‑K4)，所述弹簧构造成沿着测量轴线在惯性质量块上施加弹性回复力；与每个惯性质量块相关联的固定的止动件(S1‑S4)，该止动件布置成在沿着测量轴线的加速度增加一个步长时拦截惯性质量块；与每个止动件相关联的电触点，该电触点构造成在相关联的惯性质量块到达止动件时闭合。这些惯性质量块通过弹簧沿着测量轴线相对于彼此串联地悬挂，这些止动件布置成连续地拦截相应的惯性质量块，以增加加速度阈值。

技术领域

本发明涉及加速计，更具体地涉及用MEMS技术制造的加速计。

背景技术

MEMS加速计通常使用其位移通过电容效应测量的惯性质量块。为了测量电容，经常使用在高频下操作的模拟组件。这些组件消耗大量功率。MEMS加速计中的模拟组件的功耗可能占总消耗量的80％以上。

Varun Kumar等的文章“Ultra-Low Power Self-Computing Binary OutputDigital MEMS Accelerometer(超低功率自计算二进制输出数字MEMS加速计)”(MEMS2016，上海，中国，2016年1月24-28日)公开了一种产生二进制输出的MEMS加速计，它包括与所要产生的二进制数字一样多的惯性质量块。每个惯性质量块通过弹簧悬挂在固定的壁上并且与止动件相关联，该惯性质量块在加速度足够时接触该止动件。止动件和惯性质量块是涂有金属的，因此，惯性质量块在止动件上的压力使电触点闭合，以表示二进制“1”。

惯性质量块具有相同的重量，弹簧的刚度常数遵循比率为2的几何级数。通过这种配置，在导致上一惯性质量块到达其各自的止动件的加速度的两倍的加速度下，给定的惯性质量块到达其各自的止动件。为了使所提供的代码二进制，该文章提出将静电致动器与惯性质量块相关联，控制该静电致动器，以在较高等级的惯性质量块到达其相应的止动件时将每个惯性质量块从其相应的止动件进行提升。

尽管这种二进制加速计不使用模拟部件来利用信号，但它需要一些电功率来控制致动器。另外，难以确定致动器的尺寸，并且难以以MEMS技术来制造具有遵循几何级数的足够精确的刚度的弹簧。

发明内容

本发明总体上提供了一种加速计，它包括能沿着测量轴线移动的多个惯性质量块(惯性重块)；附装到每个惯性质量块的相应的弹簧，该弹簧构造成沿着该测量轴线在该惯性质量块上施加弹性回复力；与每个惯性质量块相关联的固定的止动件(挡块)，该止动件布置成在沿着测量轴线的加速度增加一个步长时拦截该惯性质量块；以及，与每个止动件相关联的电触点，该电触点构造成在相关联的惯性质量块到达止动件时闭合。所述惯性质量块通过弹簧沿着测量轴线相对于彼此串联地(成串地，成系列地)悬挂，所述止动件构造成连续地(依次地，相继地)拦截相应的惯性质量块，以增大加速度阈值。

该串的第一个惯性质量块和最后一个惯性质量块中的每个均可以通过弹簧悬挂在固定点上。

止动件可以布置成交替地拦截从该串的最后一级开始等级递减的惯性质量块和从该串的第一级开始等级递增的惯性质量块。

加速计的每个惯性质量块可以包括两个止动件，这两个止动件中的第一个止动件布置成在沿着测量轴线的第一行进方向上拦截惯性质量块，第二个止动件布置成在相反的行进方向上拦截惯性质量块。

加速计的每个惯性质量块可以包括一对止动件，该对的两个止动件布置在横向于测量轴线的惯性质量块的两相对端。

每个惯性质量块及其两个止动件可以构造成在惯性质量块同时休止在(搁在)这两个止动件上时使相应的电触头闭合。

相反，与惯性质量块相关联的一对的两个止动件可以沿着测量轴线相对于彼此偏置。

惯性质量块可以具有相同的重量，弹簧具有相同的刚度常数。