隨著硅微機(jī)械加工技術(shù)(MEMS)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)各種基于MEMS技術(shù)的器件也應(yīng)運(yùn)而生，目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的就有壓力傳感器、加速度傳感器、光開(kāi)關(guān)等等，它們有著體積小、質(zhì)量輕、成本低、功耗低、可靠性高等特點(diǎn)，而且因?yàn)槠浼庸すに囈欢ǔ潭壬吓c傳統(tǒng)的集成電路工藝兼容，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化以及批量生產(chǎn)，因而從問(wèn)世起就引起了廣泛關(guān)注，并且在汽車(chē)、醫(yī)藥、導(dǎo)航和控制、生化分析、工業(yè)檢測(cè)等方面得到了較為迅速的應(yīng)用。其中加速度傳感器就是廣泛應(yīng)用的例子之一。它的原理隨其應(yīng)用而不同，有壓阻式，電容式，壓電式，諧振式等。本文全面介紹加速度傳感器。

　　

　　1、壓阻式加速度傳感器：

　　是最早微型化和商業(yè)化的一類(lèi)加速度傳感器。這類(lèi)的懸臂梁上制作有壓敏電阻，當(dāng)慣性質(zhì)量塊發(fā)生位移時(shí)：會(huì)引起懸臂梁的伸長(zhǎng)或壓縮，改變梁上的應(yīng)力分布，進(jìn)而影響壓敏電阻的阻值。壓阻電阻多位于應(yīng)力變化明顯的部位。這樣，通過(guò)兩個(gè)或四個(gè)壓敏電阻形成的電橋就可實(shí)現(xiàn)加速度的測(cè)量。其特點(diǎn)在于壓阻式加速度傳感器低頻信號(hào)好、可測(cè)量直流信號(hào)、輸入阻抗低、且工作溫度范圍寬，同時(shí)它的后處理電路簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕，因此在汽車(chē)、測(cè)振、航天、航空、航船等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

　　組成：它的敏感元件由彈性梁、質(zhì)量塊、固定框組成。壓阻式實(shí)質(zhì)上是一個(gè)力傳感器，他是利用用測(cè)量固定質(zhì)量塊在受到加速度作用時(shí)產(chǎn)生的力F來(lái)測(cè)得加速度a的。在目前研究尺度內(nèi)，可以認(rèn)為其基本原理仍遵從牛頓第二定律。也就是說(shuō)當(dāng)有加速度a作用于傳感器時(shí)，傳感器的慣性質(zhì)量塊便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)慣性力：F=ma，此慣性力F作用于傳感器的彈性梁上，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正比于F的應(yīng)變。此時(shí)彈性梁上的壓敏電阻也會(huì)隨之產(chǎn)生一個(gè)變化量△R，由壓敏電阻組成的惠斯通電橋輸出一個(gè)與△R成正比的電壓信號(hào)V。

　　原理：本系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)電路采用壓阻全橋來(lái)作為信號(hào)檢測(cè)電路。

 

　　2、電容式加速度傳感器：

　　在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如發(fā)動(dòng)機(jī)，數(shù)控車(chē)床等等。它具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻率范圍寬約為0～450Hz，線(xiàn)性度小于1%，靈敏度高，輸出穩(wěn)定，溫度漂移小，測(cè)量誤差小，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，輸出阻抗低，輸出電量與振動(dòng)加速度的關(guān)系式簡(jiǎn)單方便易于計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

　　原理：是基于電容原理的極距變化型的電容傳感器，其中一個(gè)電極是固定的，另一變化電極是彈性膜片。彈性膜片在外力作用下發(fā)生位移，使電容量發(fā)生變化。這種傳感器可以測(cè)量氣流的振動(dòng)速度，還可以進(jìn)一步測(cè)出壓力。

　　本分類(lèi)有許多種機(jī)械結(jié)構(gòu)。選擇好的機(jī)械結(jié)構(gòu)，將有助于滿(mǎn)足和提高傳感器的性能，如固有頻率、量程 、機(jī)械強(qiáng)度 、對(duì)載荷的響應(yīng)等等。另外，微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸除了要滿(mǎn)足上述條件外，隨著尺寸的縮小，一些在運(yùn)動(dòng)中起主導(dǎo)作用的 因素將發(fā)生變化。比如靜電力、分子之間的相互作用力、空氣產(chǎn)生的阻尼力等，這些在宏觀(guān)中被忽略掉的因素將是影響微結(jié)構(gòu)性能的主要因素。因此在設(shè)計(jì)中也應(yīng)該把這些因素考慮在內(nèi)。