[实用新型]基于CMOS的光电加速度传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于CMOS的光电加速度传感器，采用MEMS平面加工，该加速度传感器由短波平行光源、Y向遮光板，X向遮光板以及CMOS光电阵列组成。在遮光板上刻蚀出若干条条纹使得光线透过。当物体沿Y（X）轴运动时，Y（X）向遮光板产生的条纹位置会产生变化，同时CMOS光电阵列感应这些条纹位置的变化并计算单位时间内条纹的位移，即可得到Y（X）轴方向上的运动情况。当物体沿Z轴方向运动，X向遮光板和Y向遮光板产生的光照条纹所围成的方形内光敏元件数目会发生变化，通过计算数目的变化即可得到Z轴方向的运动情况。本实用新型的加速度传感器采用多位二进制数表示光照强度，具有精度高、灵敏度高等优点。

技术领域

本实用新型涉及基于CMOS的光电加速度传感器，属于MEMS微机械传感器领域。

背景技术

随着微机械技术的发展，微加速度传感器的制作技术越来越成熟，微加速度传感器与传统传感器相比具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点，广泛应用于航空航天、汽车工业及机器人等领域，具有广阔的应用前景。

然而近年来虽然有多个单位MEMS加速度传感器进行研究，但在精度上仍未取得突破。一般微加速度传感器工作原理为牛顿定律，而随着光电效应的不断研究，使得光电效应应用于加速度传感器成为可能。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的精度低等问题，提出了基于CMOS的光电加速度传感器。

为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是，提出了基于CMOS的光电加速度传感器，其特征在于：

所述加速度传感器的结构从上往下依次由短波平行光源、Y向遮光板、X向遮光板和CMOS光电阵列组成；

所述Y向遮光板上刻蚀出若干条等宽且平行于X轴的长条用于透光，并通过支撑梁在X轴方向上被固定；

所述X向遮光板上刻蚀出若干条等长且平行于Y轴的长条用于透光，并通过支撑梁在Y轴方向上被固定；

所述CMOS光电阵列主要由单色CMOS光点传感器组成。

进一步地，所述单色CMOS光点传感器可将透过两个遮光板的光信号转化为电信号，CMOS单元后级经AD采样利用多位二进制数表示光信号的强弱程度。

进一步地，当传感器沿Y轴方向上加速或减速时，通过观察Y向遮光板透射出的条纹的位置变化即可得到Y方向上的运动情况。

进一步地，当传感器沿X轴方向上加速或减速时，通过观察X向遮光板透射出的条纹的位置变化即可得到X方向上的运动情况。

进一步地，当传感器沿Z轴方向上运动时，X向遮光板和Y向遮光板的透射条纹围成的方形内的光敏元件个数会变化，通过计算光敏元件数目的变化，即可得到Z轴方向上的运动情况。

有益效果：

1.本实用新型由于采用MEMS工艺进行加工，因此相比于传统的加速度传感器具有体积小，集成度高等优点。

2.本实用新型利用光信号表示运动情况，根据光电效应将光信号转换为电信号，光信号的强弱程度利用多位二进制数表示，能够更精确地表示运动变化情况，结果的精度相比于传统的传感器高，可靠性强。

3.本实用新型可以通过改变二进制的位数改变结果的精度和范围，位数越高，而精度越高。因此，此加速度传感器灵敏度高，测量范围广。

附图说明

图1为本实用新型的加速度传感器的三维结构图。

图2为遮光板示意图。

图3为在Z轴负方向上运动时光电阵列上光信号的变化。