专利名称：一种采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种微机械加速度计的倾角传感器，尤其是涉及ー种采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器。
背景技术：
在倾角传感器产品当中，人们经常采用微机械加速度计作为敏感元件，通过测量重力加速度在其敏感轴上的分量解算出传感器相对水平面的倾角，这种倾角传感器抗震、耐冲击、抗电磁干扰，具有一定优势。如2008年第I期《传感器与微系统》中林小波等报道的“基于加速度计的数字显示倾角測量仪”。采用微机械加速度计作为敏感元件也有明显不足之处，即存在不可避免的零位及比例因子温度漂移，当工作温度范围变化较大时，測量精度将明显下降。采用传统的温度补偿方法，需要测量每只传感器的温度曲线，逐一进行零位及比例因子温度补偿，费时费カ而加大生产成本,在大量生产情况下,实际上很难实施。
实用新型内容有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本实用新型提供ー种采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器。本实用新型提供ー种采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器，包括壳体及底盖，还包括安装在壳体及底盖所形成大空腔内的内层壳体，所述内层壳体形成小密闭空腔，所述内层壳体内设置MEMS加速度计，所述内层壳体的外表面设置有薄膜加热器，所述MEMS加速度计外表面设置测温传感器，所述测温传感器与自动控制薄膜加热器电流的解算控制板相偶联。进ー步，所述内层壳体的其余外表面设置有保温层。进ー步，所述内层壳体的外表面与所述的薄膜加热器之间设置有导热胶层。进ー步，所述的导热胶层为导热硅胶层。进ー步，所述解算控制板的温度控制点设在最高环境温度以上。本实用新型提供的ー种采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器包括壳体，底盖，内层壳体，MEMS加速度计，解算控制板，测温传感器，薄膜加热器，导热硅胶，保温层。MEMS加速度计安装在内层壳体内，内层壳体形成一个较小的密闭空腔，内层壳体外加装保温材料，内层壳体安装在壳体内，壳体与底盖形成较大的密闭空腔，用导热硅胶将薄膜加热器粘接在内层壳体外表面，内层壳体其余外表面加装保温材料，保持内部温度稳定，MEMS加速度计外表面安装测温传感器，解算控制板根据温度控制程序设定的温度控制点和测温传感器测量的MEMS加速度计表面温度，自动控制流过薄膜加热器的电流，对内层壳体加热，当MEMS加速度计表面温度低于温度控制点时增加流过薄膜加热器的电流，对内层壳体加热，当MEMS加速度计表面温度高于温度控制点时关闭流过薄膜加热器的电流，停止对内层壳体加热，实现对MEMS加速度计工作环境温度在较小范围内变化。具备上述结构的采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器，由于采用了对MEMS加速度计工作环境温度变化范围的控制，使倾角传感器工作环境温度在-40°C +60°C范围内变化时MEMS加速度计工作环境温度在70±2°C范围内变化，由于MEMS加速度计温度变化范围的显著减小而显著减小了零位及比例因子温度漂移误差，由此产生的实际效果是倾角传感器在-40°C +60°C环境温度范围内的測量精度由0. 2。分别提高到 0.01° (彡 ±5。),0.02° (彡 ±15° )，0.05。(彡 ±30° )。本实用新型提供的ー种采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器，其内置温度测控功能对MEMS微机械加速度计工作环境温度进行恒温控制，根据传感器使用温度范围，将温度控制点设在最高环境温度以上的某ー个温度点，使倾角传感器在-40°C +60°C环境温度范围内保持MEMS微机械加速度计工作温度在较小范围内变化，减小由于温度变化产生的零位及比例因子漂移误差。
图I为本实用新型采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器去掉底盖和解算控制板后的剖面图；图2为本实用新型采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器内部结构示意图；其中1-壳体、2-底盖、3-内层壳体、4-MEMS加速度计、5_解算控制板、6_测温传感器、7-薄膜加热器、8-导热硅胶、9-保温层。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进ー步详细的说明。如图I所示，在本实施例中的倾角传感器包括壳体1，底盖2，内层壳体3，MEMS加速度计4，解算控制板5，测温传感器6，薄膜加热器7，导热硅胶8，保温层9。MEMS加速度计4安装在内层壳体3内，外表面安装测温传感器6，内层壳体3形成一个较小的密闭空腔，内层壳体3的密闭空腔内温度受控，内层壳体3安装在壳体I内，用导热硅胶8将薄膜加热器7粘接在内层壳体3的外表面，内层壳体3其余外表面加装保温层9，壳体I与底盖2形成较大的密闭空腔，解算控制板5根据温度控制程序设定的恒定温度控制点和测温传感器6测量的MEMS加速度计4的表面温度，自动控制流过薄膜加热器7的电流，当MEMS加速度计4表面温度低于恒定温度控制点时接通或加大流过薄膜加热器7的电流，对内层壳体3加热，当MEMS加速度计4表面温度高于恒定温度控制点时关闭或减少流过薄膜加热器7的电流，停止对内层壳体3加热，通过以上过程实现对MEMS加速度计4工作环境温度控制，使其在允许的较小范围内变化，达到采用温控方式减小零位及比例因子温度漂移误差，提高传感器测量精度的目的。总之，本实用新型的实施例公布的是其较佳的实施方式，但并不限于此。本领域的普通技术人员极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.ー种采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器，包括壳体及底盖，其特征在于还包括安装在壳体及底盖所形成大空腔内的内层壳体，所述内层壳体形成小密闭空腔，所述内层壳体内设置MEMS加速度计，所述内层壳体的外表面设置有薄膜加热器，所述MEMS加速度计外表面设置测温传感器，所述测温传感器与自动控制薄膜加热器电流的解算控制板相偶联。
2.按照权利要求I所述的微机械加速度计倾角传感器，其特征在于，所述内层壳体的其余外表面设置有保温层。
3.按照权利要求I或2所述的微机械加速度计倾角传感器，所述内层壳体的外表面与所述的薄膜加热器之间设置有导热胶层。
4.按照权利要求3所述的微机械加速度计倾角传感器，所述的导热胶层为导热硅胶层。
专利摘要本实用新型提供一种采用温控方式提高测量精度的微机械加速度计倾角传感器，包括壳体及底盖，还包括安装在壳体及底盖所形成大空腔内的内层壳体，所述内层壳体形成小密闭空腔，所述内层壳体内安装MEMS加速度计，所述内层壳体外表面用导热硅胶粘贴薄膜加热器并加装保温材料，所述MEMS加速度计外表面安装测温传感器，自动控制薄膜加热器电流的解算控制板与所述测温传感器相偶联。本实用新型克服了传统温度补偿方法费时费力生产成本高的不足，显著减小了由于传感器环境温度大范围变化产生的零位及比例因子漂移误差。
文档编号G01C9/00GK202393384SQ20112055956
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者宋光威, 迟家升 申请人:北京星网宇达科技股份有限公司