[发明专利]一种加速度敏感器及加速度计

说明书

技术领域

本发明涉及微光机电技术领域，尤指一种加速度敏感器及加速度计。

背景技术

加速度计现已广泛应用于汽车工业、机器人、可穿戴设备、工程测振、地质勘探、导航系统、航空航天等多种领域，凡需要感测由于坠落、倾斜、移动、定位、撞击或振动产生微小变化的产品，都会用到加速度计。当今在微电子机械系统技术不断进步的条件下，加速度计的研发取得了巨大的进步，体积不断减小，灵敏度、稳定性、抗干扰能力不断提高，各种微小型的加速度计已得到广泛的商业化应用。

现有的加速度计一般由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。加速度计的工作原理为：在加速环境中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。因此，提高质量块的抗干扰性能是提升加速度计性能的重要因素。

发明内容

本发明实施例提供的一种加速度敏感器及加速度计，用以提高加速度计中加速度敏感器的抗横向干扰能力。

本发明实施例提供的一种用于加速度计的加速度敏感器，包括基座、悬臂梁和通过所述悬臂梁固定在所述基座上的质量块；

所述质量块的形状为中心对称形状；

所述悬臂梁包括四个L型臂，其中各所述L型臂的长臂连接所述基座，所述L型臂的短臂连接所述质量块，且任意相邻两个所述L型臂呈轴对称设置。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度敏感器中，所述悬臂梁、所述基座以及所述质量块为一体结构。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度敏感器中，所述悬臂梁、所述基座以及所述质量块的材料为碳化硅材料。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度敏感器中，所述碳化硅材料为6H-SiC单晶材料。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度敏感器中，所述质量块的形状为矩形，且所述L型臂的短臂与所述质量块的连接点分别位于所述矩形的四个角附近。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度敏感器中，所述L型臂的长臂的长度为1700μm～1900μm，短臂的长度为450μm～550μm，臂宽为110μm～130μm。

相应地，本发明实施例还提供了一种加速度计，包括本发明实施例提供的任一种加速度敏感器。

在具体实施时，在本发明实施例提供的加速度计中，还包括：与所述加速度敏感器相对且间隔设置的基板，封装所述加速度敏感器与基板的外封装结构，位于所述外封装结构外的光源、环形器、光电倍增管和信号处理电路；其中，

所述基板在与所述加速度敏感器中的质量块对应的区域贯穿有空心套管，且所述空心套管内有单模光纤，所述所述空心套管内的单模光纤的端面与质量块面向所述基板的一面之间形成EFPI腔；

所述光源通过单模光纤与所述环形器的第一端口相连，用于向所述环形器提供光；

所述环形器的第二端口通过单模光纤与所述空心套管内的模光纤相连，用于将所述光源提供给所述环形器的光通过所述空心套管内的单模光纤传输至所述质量块；

所述环形器的第三端口通过单模光纤与所述光电倍增管相连，用于将所述空心套管内的单模光纤接收的反射光提供给所述光电倍增管；

所述信号处理电路用于根据所述光电倍增管输出的信号计算加速度。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度计中，所述质量块背向基板一侧还设置有增透膜。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度计中，所述增透膜的材料为氮化铝或。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度计中，所述增透膜的厚度为λ/8n_z、5λ/8n_z或9λ/8n_z，其中λ为所述光源的波长，n_z为所述增透膜的折射率。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度计中，所述光源为波长1550nm的激光光源。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度计中，所述基板的材料为派热克斯玻璃。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度计中，外封装结构的材料为氧化铝陶瓷。

较佳地，在本发明实施例提供的加速度计中，还包括显示屏，用于显示所述信号处理电路计算所得的加速度。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的上述加速度敏感器及加速度计，包括基座、悬臂梁和通过悬臂梁固定在基座上的质量块；质量块的形状为中心对称形状；悬臂梁包括四个L型臂，其中各L型臂的长臂连接基座，L型臂的短臂连接质量块，且任意相邻两个L型臂呈轴对称设置。由于悬臂梁由四个对称设置的L型臂组成，四个L型臂之间横向相互钳制，因而抗横向干扰能力强，且结构简单，制作难度较低。