[发明专利]电容式加速度计

说明书

技术领域

本发明属于微机电系统(MEMS)惯性传感器领域。涉及一种电容式加速度计，具体涉及的是一个能够同时测量纵向加速度及纵向角加速度的电容式加速度计。

背景技术

随着科学技术的发展，对物体运动状态的测量及控制越来越受到重视，特别在一些大的、精密的高科技装置中，微小的运动，可能会导致非常巨大的影响。而加速度计正是测量物体运动状态的一种非常常用且有效的工具，因此，受到了科研人员广泛的关注。由于电容式加速度计灵敏度高，温漂小，结构简单紧凑，更是备受关注，发展迅速。

顾名思义，电容式传感器的原理都是通过改变电容来实现的。改变电容器的电容有两个方法，一种是改变极板的间距，另一种是改变极板的有效面积。目前，两种方式的传感器都有，如中国专利公开号为CN101089625A、名称为“金属电容式微加速度计”的专利，则是利用电容极板间距变化的原理，中国专利公开号为CN101187674A、名称为“一种差动电容式微机械加速度计”，利用的则是极板面积的变化。

经对现有技术文献的检索发现，目前的电容式加速度计，只有单一的加速度计或者角加速度计，尚为发现既能测量加速度又能测量角加速度的电容式传感器。即现有的电容式加速度计，要么只能测量1维、2维或者3维的加速度，要么只能测量角加速度，还没有方法能够同时测量加速度和角加速度运动。然而，物体的运动，既包括平动，也包括转动。特别是在一些大型结构当中，转动比平动更重要。因此，能够同时测量加速度及角加速度计的仪器非常欠缺。

发明内容

本发明的目的在于弥补目前电容加速度传感器技术的空白，提出一种电容式加速度计，它既能测量纵向加速度，又能测量纵向角加速度，以满足所需的测量要求。

本发明通过以下技术方案实现：

一种电容式加速度计，其特点在于包括：

上端盖，在上端盖的内表面绝缘地贴设上端盖极板，且在上端盖的内表面的中心具有一块突出的绝缘的止动块；

下端盖，在下端盖的内表面绝缘地贴设下端盖极板，且在下端盖的内表面的中心具有一块突出的绝缘的止动块；

质量块是上下两端分别具有缩颈的“王”字形的实心圆柱体，在该实心圆柱体的上下端分别绝缘地设有质量块上极板和质量块下极板，该质量块的上缩颈和下缩颈的周围分别对称地设有四个相互绝缘的插孔；

圆筒体，在该圆筒体的上下两端四边对称地分别设有四个绝缘的凹槽，与所述的质量块的上缩颈和下缩颈的周围分别对称地设有四个绝缘的插孔相对应；

第一弹性支杆、第二弹性支杆、第三弹性支杆和第四弹性支杆的两端分别固定在所述的圆筒体的上端的四个凹槽中和所述的质量块上缩颈的四个插孔中，第五弹性支杆、第六弹性支杆、第七弹性支杆和第八弹性支杆的两端分别固定在所述的圆筒体的下端的四个凹槽中和所述的质量块下缩颈的四个插孔中，所述的上端盖和下端盖与所述的圆筒体相结合，将所述的弹性支杆固定，所述的质量块通过所述的弹性支杆与所述的圆筒体连接，形成敏感运动机构；

所述的上端盖极板与下端盖极板完全相同，所述的质量块上极板和质量块下极板完全相同，所述的上端盖极板、下端盖极板、质量块上极板、质量块下极板都具有多块相互间隔的扇形子电极，这些扇形子电极使所述的上端盖极板、下端盖极板分别和质量块上极板、质量块下极板构成差分电容式结构。

所述的第一弹性支杆、第二弹性支杆、第三弹性支杆、第四弹性支杆伸出所述的圆筒体的上端的四个凹槽的外端分别形成第一输出端子、第二输出端子、第三输出端子和第四输出端子，所述的第五弹性支杆、第六弹性支杆、第七弹性支杆和第八弹性支杆伸出所述的圆筒体的下端的四个凹槽的外端分别形成第五输出端子、第六输出端子、第七输出端子和第八输出端子；

所述的上端盖极板有4个扇形角加速度测量子电极、2个扇形角速度测量子电极和多个保护电极，所述的下端盖极板有4个扇形角加速度测量子电极、2个扇形角速度测量子电极和多个保护电极；所述的质量块上极板具有2个扇形角加速度测量子电极、2个扇形角速度测量子电极和多个保护电极，所述的质量块下极板具有2个扇形角加速度测量子电极、2个扇形角速度测量子电极和多个保护电极；

所述的上端盖极板两个角加速度测量子电极与所述的第一输出端子相连，另两个角速度测量子电极与所述的第二输出端子相连；所述的上端盖极板的两个角加速度测量子电极与所述的第三输出端子相连；

所述的下端盖极板的两个角加速度测量子电极与所述的第五输出端子相连，另两个角加速度测量子电极与所述的第七输出端子相连；所述的下端盖极板的两个角速度测量子电极与所述的第六输出端子相连；