[发明专利]一种三轴压阻式加速度计

说明书

一种压阻式三轴加速度计，包括支撑边框、质量块，以及弹性悬臂梁，所述质量块通过所述弹性悬臂梁悬于所述支撑边框的中心位置，位于所述支撑边框与所述质量块之间的所述弹性悬臂梁上对称分布有多个阻值相等的应变压敏电阻，所述支撑边框的四个内角分别设有限位模块，所述限位模块与相邻的所述弹性悬臂梁和所述质量块之间形成有X向以及Y向的抗过载间隙，所述支撑边框的上下两侧分别设有上盖板与上盖板，所述质量块与所述下盖板以及所述上盖板之间形成有Z向的抗过载间隙。本发明具有更高的灵敏度、准确性、刚性，有助于质量块的复位，减少了系统误差，提高了测量精度，降低了加速度计的轴间耦合。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是一种三轴压阻式加速度计。

背景技术

作为一种惯性器件,加速度计广泛应用于航空航天、交通运输、自动控制、生物、化学、医学分析和振动测试等领域。随着工业4.0的发展和推广，加速度计正在向微型化，集成化，高可靠性，高灵敏度的方向发展。加速度计目前有压阻式、压电式、电容式、隧道式等多种类型。其中压阻式加速度计由于具有尺寸小、灵敏度高、稳定性好、动态响应特性及输出性好、频率范围宽、批量生产成本低、与硅集成电路平面工艺兼容性好等优点，得到了广泛青睐。

目前市场上大多数单个加速度计只能检测一个或两个轴向的加速度，不能实现对三个轴向的加速度检测。然而许多应用场合需要三轴加速度计来检测加速度矢量。压阻式三轴微加速度传感器的实现方法有三种。第一种方法是将三个单轴压阻式加速度计组装在一起，实现三轴测量功能。但该方法体积较大，组装比较困难，而且矢量测量精度低。第二种方法是将三个单轴压阻式加速度传感器同时制作在同一个芯片上。但这种方法增加了工艺的复杂度和加工成本。第三种是利用同一个质量块来感测三个方向的加速度信号，当质量块感测到不同方向的加速度时，不同位置的电阻的阻值会发生变化，从而使用电阻构成的惠斯通电桥的输出电压发生变化，进而检测到加速度的大小和方向。第三种方法加工技术的微加速度计具有体积小、重量轻、成本低和功耗低等优点。近年来，三轴压阻微加速度计得到了快速发展。

然而，目前三轴加速度计仍然存在灵敏度低，轴间耦合大，封装结构复杂，以及由于复杂加工工艺引起的成品率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三轴压阻式加速度计，本发明解决了现有的三轴加速度计灵敏度低，轴间耦合大，封装结构复杂，以及由于复杂加工工艺引起的成品率低的问题。

本发明的技术解决方案是：一种压阻式三轴加速度计，包括支撑边框、质量块，以及弹性悬臂梁，所述质量块通过所述弹性悬臂梁悬于所述支撑边框的中心位置，位于所述支撑边框与所述质量块之间的所述弹性悬臂梁上对称分布有多个阻值相等的应变压敏电阻，所述支撑边框的四个内角分别设有限位模块，所述限位模块与相邻的所述弹性悬臂梁和所述质量块之间形成有X向以及Y向的抗过载间隙，所述支撑边框的上下两侧分别设有上盖板与上盖板，所述质量块与所述下盖板以及所述上盖板之间形成有Z向的抗过载间隙，所述弹性悬臂梁包括单端部分、双端部分、连接所述单端部分和所述双端部分的中间部分,所述单端部分与所述支撑边框连接，所述双端部分与所述质量块连接。

作为优选，所述弹性悬臂梁的数量为四根，每根所述弹性悬臂梁上设有六个所述应变压敏电阻。

作为优选，所述支撑边框上分布有多个金属焊盘，所述金属焊盘沿所述支撑边框的轴线对称均匀分布，所述支撑边框上的每条边上的所述金属焊盘与相邻的所述弹性悬臂梁上的所述应变压敏电阻通过金属引线8一一对应电连接。

作为优选，所述支撑边框上的所述金属焊盘的数量为二十四个，且所述支撑边框的每条边设有六个所述金属焊盘。

作为优选，所述质量块的形状为中心对称形状。

作为优选，所述质量块的形状为正方形。

本发明有益效果是：