[发明专利]一种液态惯性体加速度传感器

说明书

本发明公开了一种液态惯性体加速度传感器，包括：一容器（1），其具有偶数正多边形结构，每个侧边内侧分别设有一矩形槽（2），每个矩形槽内分别插入一非金属电极（3），两组平行的非金属电极组成一对检测电极，所述容器内装有导电性电解液（4），一盖板（5）盖在所述容器上，所述非金属电极（3）与一传感器信号处理电路（7）电气连接，所述盖板（5）与所述容器（1）的接触缝隙填充密封剂（8）。本发明结构简单，成本低，并且能够长期维持稳定性和可靠性,可实现二维多轴检测。

技术领域

本发明涉及运动检测领域，特别涉及一种液态惯性体加速度传感器。

背景技术

加速度传感器是一种能够对加速度大小进行测量的电子器件。一般由惯性质量块、阻尼元件、弹性元件、敏感元件和调适电路组成。目前市场上广泛使用的是固态惯性体加速度传感器，根据表达的物理信号不同，将加速度传感器分为电容式、压阻式及压电式等加速度传感器。尽管目前固态惯性体加速度传感器加工工艺成熟，且广泛应用于各个领域，但是一般固态惯性体加速度传感器的谐振频率处于高频范围内（>1kHz），对低频信号响应微弱、准确度低。传统的电容、压电式技术的加速度传感器是通过测量微机械惯性体机构的移动来实现的，这样的设计存在诸多问题，如表面微加工使得各零件部位易黏附、抗冲击力差、磁滞现象、机械噪音、电磁干扰、器件的定制装配工艺成本高，涉及微机械移动结构等问题。减小悬臂梁的质量（如增大悬臂梁的长宽比），能够有效降低谐振频率，但是这样就会增加传感器的加工工艺复杂度，同时也降低了传感器的抗冲击力。

与固体材料相比，流体材料在响应频率、制作工艺及集成等方面表现出了明显的优势。中国专利CN1668892A公开了一种静电电容式液体传感器，其利用液体表面始终维持水平面来检测物体的倾斜角及加速度。如图1所示，在两端封闭的筒状容器6的平行的两个侧面2、3上设置开口13、14，在该开口13、14中嵌入表面覆盖着硅氧化覆盖膜的板状主电极4、5并进行密封，在筒状容器内部封入适量导电性液体7，将金属制副电极棒8从上盖11插入导电性液体7中。其上形成有硅氧化覆盖膜的主电极4为一方电极，而导电性液体7为另一方电极，形成两电极平行板电容器C₁，主电极5为一方电极而导电性液体7为另一方电极形成平行板电容器C₂。在垂直于板状主电极4、5的表面的线方向施加水平加速度，如若筒状容器6没有发生倾斜，则导电液体与两主电级4、5之间的接触面积S₁和S₂增大/减小，从而使静电电容C₁、C₂值增大/减小。如果测定静电电容C₁和C₂之差来求出接触面积S₁和S₂之差，则能够通过计算得出或预先实验求得的矫正曲线来求出施加于筒状容器6的加速度大小。

上述加速度传感器中使用的导电性液体是在将甲醇、乙醇、异丙醇等醇类、丙酮、丁酮等酮类、二甘醇单丁基醚等醚类之中的一种或多种进行了组合的液体中添加了硝酸锂、碘化钾等电解质的液体。这种导电性液体大部分容易挥发，如单从物理方法上进行机械密封，很难保证传感器内部长久的真空状态，存在使用寿命短，难以长期确保传感器的稳定性、可靠性之类的问题。

另外，上述液态惯性体加速度传感器根据静电电容原理设计，需要在板状主电极至少一个表面上形成有硅氧化覆盖膜等绝缘介电质，绝缘介电质和有机导电液体之间的长期稳定性决定器件的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种液态惯性体加速

度传感器。本发明提出的液态惯性体加速度传感器结构简单，成本低，并且能够长期维持稳定性和可靠性，同时实现二维多轴检测。