[发明专利]Z轴电容式加速度计

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电系统的电容式加速度计，尤其涉及一种用于测量 Z轴加速度的电容式加速度计。

背景技术

采用微电子机械系统技术实现的微型电容式加速度计，由于具有体积小、 重量轻、精度高和成本低等优点，使得其在军事、汽车工业、消费类电子产 品等领域具有广泛的应用前景。

电容式加速度计的基本工作原理是，待测加速度产生的惯性力引起敏感 电容的极板间隙或极板交叠面积变化，使电容变化与加速度大小成比例关系， 通过信号处理电路获取敏感电容的变化即可获得加速度的大小。对于测量Z 轴(垂直于工作平面)加速度信号的加速度计，由于受MEMS加工工艺特点 的限制，多采用变间隙型敏感电容。

现有的Z轴电容式加速度计，通常采用一块相对于转动轴不对称的平板， 当存在垂直于该平板的加速度即Z轴方向加速度输入时，平板将绕着转动轴 转动，平板与下面的玻璃基片的间距改变，从而使相应的一对差动电容一个 增大一个减小，测量差动电容值即可获得Z轴输入的加速度值。由于驱动质 量块和电容感应极板是一体的，而电容感应极板通常相对于转动轴是对称的。 所以，驱动质量块只能设置在转动轴的远端。但由于该处于转动轴远端位置 的驱动质量块只能在惯性力作用下产生转动，因而，在有些情况下，其是无 法产生感应电容的。也就是说，这实质上是限制了电容传感器的灵敏度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有Z轴电容式加速度计灵敏度小的 缺陷，提供一种高灵敏度的Z轴电容式加速度计。

为了解决上述技术问题，本发明所提出的技术方案是：

一种Z轴电容式加速度计，其包括电容感应极板、驱动质量块以及连接 梁。其中电容感应极板包括正电容感应极板和负电容感应极板，驱动质量块 和电容感应极板相互分离，正电容感应极板和负电容感应极板分别位于驱动 质量块的两侧。当驱动质量块转动时，电容感应极板通过连接梁随之转动。

进一步的，在不同实施方式中，其中所述电容感应极板具有第一转动轴， 所述驱动质量块具有第二转动轴，所述第一转动轴和第二转动轴相互平行。

进一步的，在不同实施方式中，其中正电容感应极板和负电容感应极板 相对于所述第一转动轴对称。

进一步的，在不同实施方式中，其中第二转动轴设置在所述驱动质量块 的一个侧边。

进一步的，在不同实施方式中，其中驱动质量块相对于所述第一转动轴 对称。

进一步的，在不同实施方式中，其中连接梁与所述第一转动轴和第二转 动轴平行。

进一步的，在不同实施方式中，其中第一转动轴包括上第一转动轴、下 第一转动轴，以及连接所述上第一转动轴和下第一转动轴的第一锚点，所述 上第一转动轴和下第一转动轴具有相同长度。

进一步的，在不同实施方式中，其中第二转动轴包括上第二转动轴、下 第二转动轴，以及连接所述上第二转动轴和下第二转动轴的第二锚点，所述 上第二转动轴和下第二转动轴具有相同长度。

进一步的，在不同实施方式中，其中连接梁包括相同长度的上连接梁和 下连接梁。

进一步的，在不同实施方式中，其中电容感应极板的转动方向与驱动质 量块的转动方向相反。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明涉及的Z轴电容式加速 度计，采用驱动质量块和电容感应极板相互分离的结构，将正负电容感应极 板分别设置在驱动质量块的两侧，由此有效增大电容感应极板相对于其转动 轴的距离，使得电容感应极板转动时位移幅度增大，从而有效提高测量Z轴 方向加速度的灵敏度。

附图说明

图1是本发明设计的Z轴电容式加速度计的逻辑结构示意图；和

图2是沿图1中所示的A-A向的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参见图1所示，本发明涉及的一种Z轴电容式加速度计，其包括电容 感应极板1、驱动质量块2以及用于连接电容感应极板1和驱动质量块2的 连接梁3。

其中电容感应极板1和驱动质量块2相互分离，电容感应极板1包括分 设于驱动质量块2两侧的正电容感应极板11和负电容感应极板12，以及连 接正电容感应极板11、负电容感应极板12的连接件13。电容感应极板1用 于与衬底电板(未显示)配合形成电容变化。