[实用新型]压电薄膜式加速度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，特别涉及一种具有较高灵敏度的加速度传感器。

背景技术

目前，汽车安全越来越被人们所重视，由于安全气囊在汽车碰撞中可有效的减小驾乘人员伤害，越来越多的被汽车公司所接受，成为不可缺少的安全设备。传感器作为气囊的主要组成部分，用于检测碰撞的加速度，并将信号传送给电控单元，判断是否起爆气囊。通过在浙江省汽车安全控制技术重点实验室的大量试验中发现，安全气囊应在什么时候起爆要迅速确定以提高对乘员的保护作用，故对加速度传感器的反应速度、测量精度要求越来越高。目前安全气囊普遍采用电容或电阻敏感的加速度传感器，因其本身的特性限制了其反应速度；由于电容、电阻受温度的影响较大，限制了其测量精度。

中国专利公开号CN2560947Y，公开日2010年8月11日，公开了一种用于智能示功仪上的加速度传感器,由IC1电压变化输出电路、IC2温度补偿电路和IC3运算放大电路组成,加速度传感器IC1从9脚输出电压变化值,经电位器W1和电位器W2分别控制温度补偿放大器IC2的补偿量和补偿方向,与IC1的6脚分压值相加送入IC3运算放大电路的输入端,经IC3运算补偿后的电压到电阻R14补偿电位器W3上的加速度放大量的漂移,将趋向稳定的电压变化的加速度值送入A/D转换电路,变成数字信号送入MPU电路。此技术方案能够感应加速度的变化，但是，此技术方案存在受温度影响大，灵敏度低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中加速度传感器受温度影响较大、灵敏度较低的问题，提供一种不受温度影响、测量精度高、反应速度快的加速度传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压电薄膜式加速度传感器，包括电压输出单元、悬臂梁和质量块，所述的质量块固定连接在悬臂梁自由端上表面的一侧，所述悬臂梁自由端的上表面另一侧固定有上压电薄膜，所述悬臂梁自由端的下表面固定有下压电薄膜，所述上压电薄膜的上表面和下表面涂设有一对位置相对应的上导电层，所述下压电薄膜的上表面和下表面涂设有一对位置相对应的下导电层，所述的上导电层电连接有第一电荷放大器，所述的下导电层电连接有第二电荷放大器，所述第一电荷放大器和第二电荷放大器的输出端电连接有运算电路，所述运算电路的输出端与电压输出单元电连接。这样设置，利用上压电薄膜和下压电薄膜内应力敏感的方式取代传统的电容、电阻敏感方式，提高了加速度传感器的测量精度、反应速度，从而快速确定气囊的点爆时间，同时采用差动式的结构对温度进行补偿，解决传统加速度传感器中温度对测量精度的影响。

作为优选，所述的上导电层和下导电层均为形状相同的铝膜层。压电薄膜上、下表面各溅射一层铝膜作为电极输出信号。车辆发生碰撞时，在惯性力作用下质量块向下运动，悬臂梁发生弯曲变形，这时上压电薄膜受拉力作用，下压电薄膜受压力作用，上压电薄膜和下压电薄膜的内应力发生相应的改变；由于压电薄膜的正压电效应，将机械能转换成电能，上压电薄膜和下压电薄膜内应力发生变化时，在上压电薄膜表面和下压电薄膜的表面产生正负变化的电荷，其电荷量与变形量成正比；分别通过上导电层和下导电层将电信号引出，经过电荷放大器将电荷转换电压，通过计算上压电薄膜和下压电薄膜的电压差，形成差动式测量，通过电压差实现对加速度的测量，同时可消除温度对测量精度的影响。

作为优选，所述的运算电路为差分放大电路。差分放大电路的设置直接可以将第一电荷放大器和第二电荷放大器的输出电压做比较得出差值形成差动式测量。

作为优选，所述的上压电薄膜和所述的下压电薄膜均为形状相同的AIN压电薄膜。AIN压电薄膜具有多种突出的物理化学性能，击穿场强大，热导率高，化学稳定性好，是优异的介电材料。

作为优选，所述第一电荷放大器为具有和第二电荷放大器相同输入输出参数的电荷放大器。这样设置，保证了第一电荷放大器和第二电荷放大器的放大倍数、和其他输入输出参数均相同。

本实用新型的有益效果是：本实用新型不受温度影响、测量精度高、反应速度快。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图中：1、悬臂梁，2、质量块，3、上压电薄膜，4、下压电薄膜，5、上导电层，6、下导电层，7、第一电荷放大器，8、第二电荷放大器，9、差分放大电路，10、电压输出单元。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

实施例：