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MEMS加速度计的原理及应用MEMS加速度计（Microelectromechanical Systems Accelerometer）是一种基于微电子机械系统的加速度测量器件。
它利用微电子技术和微米制造工艺，将加速度的作用转化为电信号的变化，从而实现对物体的加速度测量。
MEMS加速度计的原理是利用微机械结构和微运动质量的特性。
一般来说，MEMS加速度计由微型质量块和弹簧支撑系统组成，当物体发生加速度改变时，弹簧支撑系统会受到力的作用，从而导致微型质量块产生相应的位移。
这个位移可以通过微电子传感器转化为电信号，进而进行处理和分析。
1.手机和消费电子产品：MEMS加速度计被广泛应用在手机和其他消费电子产品中，用于实现自动屏幕旋转、运动感应游戏、姿势识别和手势控制等功能。
2.汽车安全系统：MEMS加速度计可用于汽车安全系统中，如气囊部署系统。
当车辆发生碰撞或急刹车等意外情况时，加速度计可以检测到车辆的加速度变化，并触发相应的安全机制。
3.工业监测：MEMS加速度计可以用于工业监测中，如机械设备的振动监测。
通过检测设备振动的频率和幅度，可以预测设备的健康状况和可能的故障。
4.体感游戏和虚拟现实（VR）设备：MEMS加速度计可以用于体感游戏和虚拟现实设备中，如头戴式显示器。
通过感应用户的头部和身体的运动，可以实现更加真实和沉浸式的游戏和虚拟体验。
5.医疗领域：MEMS加速度计可以用于医疗监测和诊断中，如运动追踪和睡眠监测。
通过监测运动和睡眠的模式和质量，可以帮助医生评估患者的健康状况。
6.运动跟踪器：MEMS加速度计在运动跟踪器中被广泛应用，如智能手环和运动手表。
它可以实时监测用户的步数、距离、卡路里消耗和睡眠质量等信息。
总结起来，MEMS加速度计是一种基于微电子机械系统的加速度测量器件，它通过微机械结构和微运动质量的特性，将加速度的作用转化为电信号的变化。
这种技术在手机、汽车安全系统、工业监测、体感游戏、医疗领域和运动跟踪器等领域有着广泛的应用。
基于MEMS的微型加速度传感器研究在当今科技飞速发展的时代，传感器作为获取信息的关键器件，在众多领域发挥着至关重要的作用。
其中，基于 MEMS（微机电系统）技术的微型加速度传感器凭借其体积小、重量轻、功耗低、集成度高等显著优势，成为了研究的热点。
MEMS 技术的出现为微型加速度传感器的发展带来了革命性的变化。
传统的加速度传感器通常体积较大、成本较高，限制了其在一些对空间和成本敏感的应用中的使用。
而 MEMS 技术通过微加工工艺，能够在微小的硅片上制造出复杂的机械结构和电子线路，从而实现传感器的微型化。
微型加速度传感器的工作原理主要基于惯性原理。
当物体发生加速度运动时，质量块会受到惯性力的作用，从而产生位移或应力的变化。
通过检测这些变化，并经过一系列的信号处理和转换，就能够得到加速度的数值。
常见的检测方式有电容式、压阻式和压电式等。
电容式微型加速度传感器是利用电容的变化来检测质量块的位移。
在这种传感器中，通常有两个平行的极板，其中一个是固定的，另一个与质量块相连。
当加速度作用时，质量块的位移会导致电容值发生变化，通过测量电容的变化就可以得到加速度的信息。
压阻式微型加速度传感器则是基于半导体材料的压阻效应。
当质量块产生位移时，会引起电阻值的变化，通过测量电阻的变化来计算加速度。
压电式微型加速度传感器利用压电材料的压电效应来检测加速度。
当受到应力作用时，压电材料会产生电荷，通过测量电荷的变化来获取加速度的大小。
在 MEMS 微型加速度传感器的设计中，需要考虑众多因素。
首先是结构设计，要确保传感器具有足够的灵敏度和测量范围，同时还要考虑其稳定性和可靠性。
材料的选择也至关重要，需要具备良好的机械性能和电学性能。
此外，制造工艺的精度和一致性对传感器的性能有着直接的影响。
MEMS 微型加速度传感器在众多领域都有着广泛的应用。
在汽车工业中，它们被用于汽车安全系统，如碰撞检测和气囊触发。
在消费电子领域，如智能手机、平板电脑等设备中，用于自动旋转屏幕、运动检测等功能。
met常见检测方法【实用版3篇】《met常见检测方法》篇1MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）是一种基于微电子技术的新型传感器技术。
MEMS 加速度计是一种常用的MEMS 传感器，它可以测量物体在三个轴向上的加速度。
以下是几种常见的MEMS 加速度计检测方法：1. 激光束扫描法：利用激光束扫描MEMS 加速度计的表面，通过检测激光束反射回来的时间来计算加速度计的位移。
这种方法具有非接触、高分辨率和快速响应的优点。
2. 电容式测量法：MEMS 加速度计通常采用电容式传感器结构，通过测量电容值的变化来感应加速度。
这种方法具有结构简单、灵敏度高和响应速度快等优点。
3. 压电式测量法：压电材料在电场作用下会发生形变，从而产生电荷。
利用这一原理，可以测量MEMS 加速度计的变形量，从而计算加速度。
4. 磁阻式测量法：利用磁阻效应，通过测量磁阻值的变化来感应加速度。
这种方法具有灵敏度高、结构简单和响应速度快等优点。
5. 光纤光栅法：利用光纤光栅的特性，通过测量光栅的变形量来计算加速度。
这种方法具有非接触、高分辨率和快速响应的优点。
6. 谐振式测量法：利用MEMS 谐振器的振动频率与加速度之间的关系，通过测量谐振器的振动频率变化来计算加速度。
这种方法具有灵敏度高、结构简单和响应速度快等优点。
《met常见检测方法》篇2"MET" 可以指代多种不同的事物，因此需要更具体的上下文才能回答这个问题。
以下是一些可能与"MET" 相关的常见检测方法:1. MET 基因扩增检测:MET 基因扩增是一种常见的致癌机制，特别是在肺癌中。
MET 基因扩增的检测方法包括荧光定量PCR、数字PCR 和NGS 等。
2. MET 蛋白表达检测:MET 蛋白表达通常通过免疫组化(IHC)或免疫印迹(Western blot) 等方法进行检测。
3. MET 突变检测:MET 基因突变也是一种常见的致癌机制。
一款高精度高线性度MEMS加速度计的研究与设计中期报告本文主要介绍一款高精度高线性度MEMS加速度计的研究与设计中期报告。
该加速度计采用MEMS技术制造，具有高精度、高线性度、低温漂移等优点。
下文将从加速度计的原理、设计思路和预期性能三个方面介绍该研究内容。
一、加速度计的原理MEMS加速度计基于微机电系统技术，利用精密加工工艺制成微机电系统芯片。
在加速度计内部，一块质量很小的晶体片（或微结构）被固定在一个支撑系统上，以便在x、y、z三个方向上测量微小的位移。
当加速度计运动时，晶体片相对于支撑系统产生微小的偏移，从而改变晶体片上的电压信号，最终通过信号处理电路输出加速度信息。
二、设计思路本研究的MEMS加速度计主要包括以下几个部分：（1）感应器部分：采用双排微悬臂梁结构，并采用多层叠加方式实现大静态偏移，从而提高灵敏度。
（2）信号放大器部分：包括前置放大器、误差放大器等，主要用于放大和对位移信号进行校准。
（3）零点漂移补偿部分：用于校正传感器的静态输出。
（4）温度补偿部分：用于消除温度变化对加速度输出的影响。
（5）信号处理部分：包括A/D转换、数字滤波、信号调理等，用于实现对输出信号的数字化处理和滤波。
三、预期性能本研究的MEMS加速度计预计具有以下性能：（1）精度高达0.001g。
（2）线性度高于0.1%FS。
（3）低温漂移小于50μg/℃。
（4）高温稳定性好，在100℃下可工作。
（5）输出范围可达±200g。
（6）工作频率范围广，可达1kHz。
综上所述，本文介绍了一款高精度高线性度MEMS加速度计的研究与设计中期报告，该加速度计采用MEMS技术制造，具有精度高、线性度好、低温漂移小等优点。
预计在未来应用于航空、汽车、军事等领域中。
从三大应用角度深度剖析MEMS加速度计的关键指标
摘要:
随着MEMS（微电子机械系统）技术的发展，MEMS加速度计在智能手机、汽车安全系统和医疗设备等应用领域得到了广泛应用。
本文将从三大应用角度深度剖析MEMS加速度计的关键指标，详细介绍其工作原理、性能参数和使用注意事项，以便读者更好地了解和应用该技术。
导引:
随着科技的快速发展，MEMS加速度计成为了许多应用领域的基础技术之一、其小巧、低功耗和高性能等优点使其在智能手机、汽车安全系统和运动追踪器等领域得到了广泛应用。
本文将从三大应用角度深度剖析MEMS加速度计的关键指标，旨在为读者提供更全面的了解和正确的应用指导。
第一部分:工作原理
1.1敏感元件结构与工作原理
1.2加速度计的工作模式
1.3信号提取和处理
第二部分:功能性能参数
2.1灵敏度和分辨率
2.2响应时间和频率响应
2.3非线性和零偏误差
2.4温度特性和稳定性
2.5功耗和供电电压
第三部分:应用注意事项
3.1安装和校准
3.2震动和冲击抵抗能力
3.3温度和湿度要求
3.4环境适应性和可靠性
3.5成本与性能的权衡
结论:
本文从三大应用角度深度剖析了MEMS加速度计的关键指标。
通过了解其工作原理、功能性能参数和应用注意事项，读者可以更好地了解该技术的特点和优势，并在实际应用中选择适合的加速度计。
MEMS加速度计的进一步发展和应用将为智能化的未来带来更多的机遇和挑战，我们期待着更多的创新和突破。
MEMS加速度计的关键技术指标和特性为应用选择最合适的加速度计可能并不容易，因为来自不同制造商的数据手册可能大相径庭，让人难以确定最为重要的技术指标是什么。
本系列的第一部分三大维度+关键指标，选出最适合你的MEMS加速度计，我们讨论了加速度计的关键参数和特性，以及它们与倾斜和稳定应用的关系。
今天分享的是本系列的第二部分，我们将从可穿戴设备、状态监控和物联网应用的角度重点讨论各项关键技术指标和特性。
关键指标：低功耗、小尺寸、旨在增强节能性能的集成特性以及可用性。
用于电池供电型可穿戴应用的加速度计的关键指标是超低功耗（通常为μA 级），以确保尽量延长电池寿命。
其他关键指标是尺寸和集成的特性，比如备用ADC通道和深度FIFO，其作用是增进终端应用的电源管理和功能性。
由于这些原因，可穿戴应用中通常采用MEMS加速度计。
表1所示为部分生命体征监测(VSM)应用及其在具体应用中的对应设置。
用于可穿戴应用的加速度计通常可以对运动分类；检测自由落体；测量运动是否存在以确定是使系统上电、关断还是休眠；辅助实现数据融合，供ECG和其他VSM 测量使用。
同样的加速度计也用在无线传感器网络和物联网应用中，因为它们具有超低功耗的特性。
在为超低功耗应用选择加速度计时，必须在数据手册中标称的功耗水平下观察传感器的功能。
要观察的一项关键指标是带宽和采样速率是否会降至无法测量可用加速度数据的水平。
有些竞争产品通过每秒关断并唤醒的方式达到维持低功耗的目的，但这样做会错过关键的加速度数据，因为有效采样速率下降了。
为了测量实时人体运动的范围，需要大幅提高功耗。
ADXL362和ADXL363不会通过欠采样混叠输入信号；它们采用全数据速率对传感器的整个带宽进行采样。
功耗随采样速率动态变化，如图1所示。
需要注意的是，这些器件可在功耗仅为3 μA的状态下，以最高400 Hz的速率进行采样。
在可穿戴设备中，这些较高的数据速率可实现额外的功能，如单击/双击检测。
三维加速度测试横向灵敏度交叉影响消除方法史占付;梁瑊辉;杨琳;谢卫锋【摘要】Aiming at the shortcomings that higher transverse sensitivity would likely influence the result of radial acceleration test,a method of eliminating cross-impact of lateral sensitivity for the sensor was proposed in this paper. Firstly, the sensitivity of acceleration sensor was calibrated by the use of shock table and acceleration transverse sensitivity correction matrix was concluded Then, the three-dimensional acceleration graph of middle trajectory of fuze safety system was measured based on the acceleration correctioa Analysis and experiments results showed that using the lateral sensitivity as correction factor of three-dimensional acceleration could ensure the 3-D acceleration test curves accuracy, and it was helpful to analyse and judge the failure reason of blind fire or even early burst.%针对传感器横向灵敏度较大,容易影响径向加速度测试结果的问题,提出了一种消除三维加速度测试传感器横向灵敏度交叉影响的方法.该方法首先利用冲击台静态标定加速度传感器,得出加速度横向灵敏度校正矩阵,再对测得的加速度进行校正便可得出引信安全系统部位内弹道中间段三维加速度.分析与试验表明:将加速度横向灵敏度作为三向加速度校正因子,能够确保三维加速度测试曲线准确,从而有助于分析和判断引信瞎火甚至早炸故障.【期刊名称】《探测与控制学报》【年(卷),期】2012(034)004【总页数】5页(P10-14)【关键词】引信;加速度;存储测试;灵敏度【作者】史占付;梁瑊辉;杨琳;谢卫锋【作者单位】机电动态控制重点实验室,陕西西安710065;机电动态控制重点实验室,陕西西安710065;北京航天长征飞行器研究所,北京100076;机电动态控制重点实验室,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TJ430.60 引言理论上可通用的机械引信已多次在155mm等火炮的特定弹种上发生大量瞎火或提前解除保险，甚至炮口炸的情况。
基于MEMS技术的加速度传感器研究近年来，随着科技的发展，MEMS（微机电系统）技术在各个领域的应用越来越广泛。
其中，基于MEMS技术的加速度传感器在运动测量、姿态控制、安全监测等方面具有重要的应用价值。
本文将探讨基于MEMS技术的加速度传感器的原理、制备技术以及应用案例。
加速度传感器是一种能够测量物体加速度或者重力的传感器。
MEMS技术结合了微电子技术和微机械技术，使得传感器的尺寸变得非常小，并且能够批量生产。
基于MEMS技术的加速度传感器通常由微机械加速度传感器和集成电路两部分组成。
微机械加速度传感器通常采用质量悬浮结构，当受到外力作用时，质量将发生位移，由此测量加速度。
制备基于MEMS技术的加速度传感器需要经历多个步骤。
首先，通过光刻技术在硅衬底上形成质量悬浮结构。
然后，将金属电极沉积在衬底上，形成电容结构。
接着，通过刻蚀等工艺，雕刻出质量悬浮结构和电容结构。
最后，借助封装技术和集成电路，将传感器制作完整。
基于MEMS技术的加速度传感器具有许多优势。
首先，尺寸小，可以实现微型化和集成化，方便嵌入各类设备。
其次，价格相对较低，适用于大规模应用。
此外，基于MEMS技术制备的加速度传感器具有很高的灵敏度和稳定性，能够精确测量加速度和重力。
基于MEMS技术的加速度传感器在多个领域有广泛的应用。
在运动测量方面，加速度传感器可以用于测量运动物体的加速度和速度，应用于运动跟踪、步数统计等场景。
在姿态控制方面，加速度传感器可以用于测量物体的倾斜角度和旋转角度，应用于飞行器、机器人等设备的姿态控制。
另外，在安全监测方面，加速度传感器可以用于检测物体的碰撞、震动等，应用于汽车碰撞预警、地震预警等领域。
综上所述，基于MEMS技术的加速度传感器具有广泛的应用前景。
由于其尺寸小、灵敏度高和稳定性好等特点，使得加速度传感器在运动测量、姿态控制和安全监测等方面取得了重要的突破。
未来，随着MEMS技术的不断进步和创新，相信基于MEMS技术的加速度传感器将在更多领域发挥重要作用，为人们的生活带来更多便利和安全。
基于物联网的MEMS加速度计测试分析系统设计高桦;丁锴铖;向凯【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2014(022)006【摘要】加速度计性能远距离测试及对测试数据同时进行自动保存和自动分析处理是经常遇到的工程问题.针对这一问题,提出了基于物联网的加速度计测试分析方法.应用物联网技术设计了加速度计数据远程自动采集系统,并实现了测试数据网络共享功能.应用线振动试验法实现了单轴MEMS加速度计的性能自动测试,应用多项式拟合方法建立了加速度计的二阶误差修正模型.应用虚拟仪器软件和工程数据库技术设计了网络环境下的测试系统软件,并实现了对实验数据的自动储存、显示、查询、删除、实验报表打印与自动分析处理功能.实验结果表明测试系统实现了远程加速度计性能测试及实验数据自动保存和自动分析功能.【总页数】5页(P834-838)【作者】高桦;丁锴铖;向凯【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TB934;TH824+.4【相关文献】1.MEMS加速度计嵌入式批量自动化测试系统设计 [J], 吴志强;印娟;朱欣华2.基于MEMS加速度计的管道位移检测系统设计 [J], 靳振宇;吴建德;范玉刚;黄国勇;王晓东3.基于MEMS微加速度计的振动测试仪 [J], 曾勇;杨涛;岳高铭4.三维MEMS加速度计的性能测试方法与分析 [J], 徐夏;马游春;翟成瑞;熊继军5.基于阳极键合干法刻蚀技术的MEMS隧道加速度计的加工及测试(英文) [J], 董海峰;郝一龙;贾玉斌;闫桂珍;王颖;李婷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
MEMS加速度计的六位置测试法
宋丽君;秦永元
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2009(028)007
【摘要】主要介绍了MEMS加速度计的六位置测试法,根据MEMS加速度计输出数学模型详细推导了如何得到MEMS加速度计的输出数学模型中的刻度因数、零偏以及安装误差,并在得到其标定系数后将其封装在C函数中进行了验证实验.通过实验数据分析可知,MEMS加速度计的六位置测试法原理简单、易于实现,且精度较高.这种标定法所得到的MEMS加速度计输出能够比较准确地反映其输出,而且MEMS加速度计的线性度有所改善.
【总页数】4页(P11-13,17)
【作者】宋丽君;秦永元
【作者单位】西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】V241
【相关文献】
1.基于改进六位置法的一种MEMS加速度计标定补偿方案 [J], 向高林;路永乐;刘宇;龚大伟;吕玲;吴林志
2.MEMS三轴加速度计6位置标定方法的研究 [J], 石玺文;李杰;胡陈君;秦丽
3.基于多位置的MEMS加速度计快速自标定 [J], 王学瀚
4.多位置检测实现MEMS加速度计的自校准 [J], 周凯月;李佳;王玮冰;陈大鹏
5.基于MEMS加速度计的优化九位置校准算法 [J], 刘宇;李博;邸克;杨磊;范嗣强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第２－２期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》微机电（ＭＥＭＳ）技术应用三维ＭＥＭＳ加速度计的性能测试方法与分析ＰｒｏｐｅｒｔｙＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｒｉａｘｉａｌＭＥＭＳＡｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ（中北大学电子测试技术国家重点实验室）徐夏马游春翟成瑞熊继军ＸＵＸＩＡＭＡＹＯＵＣＨＵＮＺＨＡＩＣＨＥＮＧＲＵＩＸＩＯＮＧＪＩＪＵＮ摘要：文章针对一种三维ＭＥＭＳ加速度计，提出了三维加速度计的测试方法，并根据测试结果对此加速度计进行了性能分析。
通过对其设计原理和内部结构的描述，指出该型ＭＥＭＳ加速度计的结构优点及性能特点。
针对该加速度计，作者设计了测试装置，制作了测试电路，并在文章中详细描述了测试原理及整个测试过程。
分别在三个方向上，对此三维ＭＥＭＳ加速度计进行了多次对比测试，同时采集包括标准加速度计输出和ＭＥＭＳ加速度计三向输出在内的四路信号，以便进行冲击方向上两加速度计的横向对比和三向ＭＥＭＳ加速度计的轴间耦合分析。
测试结果表明，此测试方法和装置是可靠有效的，且具有一定的通用性可用于其它类似传感器的测试分析中。
关键词：ＭＥＭＳ；三维；加速度计；测试中图分类号：ＴＰ２０６＋．１文献标识码：ＢＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｒｉａｘｉａｌａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｉｎａｌｌｕｓｉｏｎｔｏｏｎｅｋｉｎｄｏｆｔｒｉａｘｉａｌＭＥＭＳａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｉｓａｐｐｌｉｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＭＥＭＳａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｉｔｓｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂｒｉｅｆｌｙ，ａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｓｇｉｖｅｎｔｏｏ．Ａｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｉｓａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ．ＣｏｍｐａｒｉｎｇｔｅｓｔｓｏｆｔｈｅＭＥＭＳａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒａｒｅａｐｐｌｉｅｄｕｎｄｅｒｍａｎｙｔｉｍｅｓ．ＴｈｅｏｕｔｐｕｔｏｆｓｔａｎｄａｒｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅｔｈｒｅｅａｘｉａｌｏｕｔｐｕｔｓｏｆＭＥＭＳａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒａｒｅｒｅｃｏｒｄｅｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｙ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐａｒｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｏｕｔｐｕｔｓｉｎｉｍｐａｃｔｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｃｏｕｐｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｔｒｉａｘｉａｌＭＥＭＳａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒａｍｏｎｇｔｈｅｔｈｒｅｅａｘｅｓｃａｎｂｅｄｏｎｅ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔ，ｔｈｉｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｒｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｖｅｒｓａｔｉｌｉｔｙ，ｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｏｔｈｅｒｓｉｍｉｌａｒｓｅｎｓｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＥＭＳ，Ｔｒｉａｘｉａｌ，Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ文章编号：１００８－０５７０（２００７）０２－２－０２０８－０３１引言２０世纪８０年代初，随着微电子技术、半导体集成电路工艺的日臻完善，人们开始把Ｉｃ制造技术应用于精密机械制造，出现了微型机械、微型传感器、微型执行器等微机械制造技术。
把微型机械与其控制处理电路集成在一起，组成了微机电系统ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ）．硅微加速度计正是应用ＭＥＭＳ技术，在硅片上用特殊的加工方法制造成的、体积非常小的测量加速度的传感器。
本文以中北大学设计的一种三维压阻式微机械加速度计为对象，介绍了三维加速度计的性能测试方法。
２三维ＭＥＭＳ加速度计的原理及结构２．１压阻式加速度计原理压阻式加速度计是利用单晶硅的压阻效应制成的，即单晶硅受到力时它的电阻率会发生变化。
在弹性范围内，硅的压阻效应是可逆的。
根据欧姆定律，导体或半导体材料的电阻Ｒ＝ρＬ／Ａ（１．１）其中ρ是电阻率，Ｌ是导体长度，Ａ是导体或半导体的截面积。
微分后得（１．２）引用（１．３）则式（１．２）可以写成式（１．４）式中π是压阻系数；σ是应力；Ｅ是弹性模量；μ是泊松比；ε是应变；Ｋ＝πＥ＋１＋２μ是灵敏系数。
因而其电阻的相对变化可以写为ΔＲ／Ｒ＝Δρ／ρ＝πσ（１．５）受力后力敏电阻的变化率ΔＲ／Ｒ等于电阻率变化率Δρ／ρ，而Δρ／ρ＝πσ＝πｌσｌ＋πｔσｔ（１．６）力敏电阻受力后ΔＲ／Ｒ的增减主要取决于应力的正负。
当加速度计受到加速度ａ时，质量块ｍ会把加速度转化为惯性力Ｆ，Ｆ＝ｍａ，这个力使加速度计的硅悬臂梁发生形变，从而在梁上产生应力，应力变化再使力敏电阻的阻值发生变化，最后由惠斯通电桥输出电压的变化，就可实现对加速度的测量。
图１三维微机械加速度计的结构徐夏：硕士研究生基金项目：本课题受山西省自然科学基金（２００６０１１０３７）资助２０８－－邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新微机电（ＭＥＭＳ）技术应用《ＰＬＣ技术应用２００例》您的论文得到两院院士关注２．２三维微机械加速度计的结构、参数本实验采用三维微机械加速度计的结构设计是，中心是可活动的质量块，周围是八根梁支撑的结构。
如下图１所示。
这样的结构不仅可以保证加速度计具有较高的灵敏度，又可分别输出ｘ，ｙ，ｚ三向的加速度，而且又有足够的强度。
图２内部电阻及输出端分布其内部电阻及输出端Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ分布如图２示。
测各向加速度的输出电压分别为：ＵＯＸ＝ＵＣ－ＵＤ；ＵＯＹ＝ＵＥ－ＵＤ；ＵＯＺ＝ＵＡ－ＵＢ此三维微机械加速度计的量程为１万ｇ，采用体硅工艺制成。
右图３所示。
３测试装置及电路原理此三维加速度计测试是把被测加速度计与标准对比加速度计一起固定在相同的冲击装置上，通过马歇特冲击试验进行的。
由于锤头的冲击幅度比较大，数据的测试存储装置是通过较长的导线与固定在冲击装置上的三维微机械加速度计、对比标准压电传感器连接的。
由于加速度计本身的输出比较小，再加上较长的信号传输导线也将会对信号的采集产生一定的影响。
因此，在对信号进行采集前需要通过差分放大电路对各方向的信号进行放大。
三向输出信号可采用相同的放大电路。
差分放大器选用ＡＮＡＬＯＧ公司的ＡＤ６２３，图中ＶＣＣ３．３Ｖ为供电电压，２．５Ｖ为参考电平ＲＥＦ的提供电压。
ＩＮ＋，ＩＮ－分别对应所测的方向的两路差分输入信号，ＯＵＴＰＵＴ为输出信号。
其输入输出的关系有（１．７）图３三维微机械加速度计式中ＲＧ为增益选择电阻，其大小ＲＧ＝１００ｋΩ／Ｇ－１（１．８）Ｇ为需要的增益放大倍数，本实验中ＲＧ＝１Ｋ。
差分放大后三向加速度对应的输出电压，先经Ａ／Ｄ变换后，再由中心控制单元（ＦＰＧＡ）对其进行采集，将三维输出信号数据写入ＦＬＡＳＨ存储器，原理框图如下所示，ＭＡＸ１１７的另一路输入来自对比的压电传感器测得的冲击信号，此压电传感器测量范围为１０万ｇ，本实验中，由于三维ＭＥＭＳ加速度计量程约为１万ｇ，为保证测量精度，其配用量程选用２万ｇ。
压电传感器的冲击信号经由一个电荷放大器后直接输入ＡＤ。
其中ＡＤ总的采样频率为４００ＫＨｚ，每一路为１００ＫＨｚ，由中心控制单元提供，每路信号数据采集量为２Ｍ。
采集完毕后，中心控制单元发出控制命令停止对ＡＤ数据的采集。
数据可由专用测试软件经中心控制单元回收至计算机中，绘出四路信号波形，以对其进行冲击方向上标准参考加速度计与目标加速度计间的横向对比和三向ＭＥＭＳ加速度计的轴间耦合分析。
图４差分放大电路图５存储测试装置原理框图４测试结果及分析三维ＭＥＭＳ加速度计的测试是，在相同的测试条件下，与一个标准加速度计进行多次马歇特冲击对比实验进行的，其冲击强度约０～８０００ｇ。
对比实验中，所用的标准加速度计是西安近代化学研究所生产的高ｇ值压电式加速度计其参数如下表１所示。
表１在室温条件下，测得Ｘ，Ｙ和Ｚ三向输出特性如下图所示，其中Ｘ方向的灵敏度约为０．０９４ｍＶ／ｇ。
Ｙ方向的灵敏度约为０．０９５ｍＶ／ｇ。
由软件绘制的各向输出波形对比，如图９所示（以测Ｘ向的一次冲击为例），从上到下依次为标准参考压电传感器输出信号，三维ＭＥＭＳ加速度计Ｘ向输出信号和Ｙ、Ｚ轴横向输出信号。
由输出特性，我们可以看出此三维ＭＥＭＳ加速度计Ｘ、Ｚ向输出状况良好，而Ｙ向输出虽然具有良好的线性度和灵敏度，但是其Ｘ轴的横向输出也较大。
造成这种现象的原因是可能是在Ｙ向受到冲击时，Ｘ与Ｙ向之间产生了不必要的２０９－－技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第２－２期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》微机电（ＭＥＭＳ）技术应用轴间耦合，致使Ｙ向输出信号的同时Ｘ向也较大的横向输出。
图６Ｘ方向输出特性图７Ｙ方向输出特性图８Ｚ方向输出特性图９四路输出信号波形对比５结论通过对三维ＭＥＭＳ加速度计的测试与分析，证明这种传感器在其量程范围内具有良好的线性度和灵敏度，但在作Ｙ轴方向冲击时，Ｘ轴方向也会产生较大的横向输出。
因此，此加速度计的结构参数有待于进一步的优化，以消除这种现象。
测试结果表明，此测试方法和装置是可靠有效的，且具有一定的通用性可用于其它类似传感器的测试分析中。
文章创新点：本文针对三维ＭＥＭＳ加速度计的特殊性，提出了一种三维加速度计的测试方法，并制作了测试装置。
实现了包括标准参考加速度计输出和ＭＥＭＳ加速度计三向输出在内的四路信号的采集，此方法能够进行冲击方向上两加速度计的横向对比和三维ＭＥＭＳ加速度计的轴间耦合分析。
由测试结果可知此测试方法和装置是可靠有效的，且具有一定的通用性可用于其它类似传感器的测试分析中。
参考文献：［１］孟立凡，郑宾．传感器原理及技术．兵器工业出版社２０００年２月第一版．［２］李旭雯复合硅微传感器的研究．华北工学院九九届硕士学位论文．［３］ＡＮＡＮＬＯＧＤＥＶＩＣＥＳ公司技术资料ＡＤ６２３２００４．４．［４］西安近代化学研究所传感器技术资料型号９８８２００５．１０．［６］牛清红，张春熹，宋凝芳．高精度加速度计串行数据读出系统研究［Ｊ］．微计算机信息，２００６，２－１：１６７．作者简介：徐夏，男，河南周口，硕士研究生，研究方向：精密仪器及机械，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｒａｎｋ９３３＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ；马游春，男，汉族，１９７８年１月出生，副教授，中北大学在读博士；研究方向：测试计量技术及仪器。
