一种平面三轴加速度传感器的制作方法

1.本实用新型涉及三轴加速度传感器技术领域，特别涉及一种平面三轴加速度传感器。


背景技术：

2.三轴加速度传感器是加速度传感器中的一种，也是基于加速度的基本原理去实现工作的，但是需要测得其三个坐标轴上的分量，在预先不知道物体运动方向的场合下，只有应用三个加速度传感器来分别检测不同方向的加速度信号。目前的三轴加速度传感器大多采用压阻式、压电式和电容式工作原理，产生的加速度正比于电阻、电压和电容的变化，根据变化来确定加速度。这个和普通的加速度传感器是基于同样的原理，所以在一定的技术上三个单轴就可以变成一个三轴。现有技术中的三轴加速度传感器如专利号为cn202020430474.0所公开的一种三轴加速度传感器，该三轴加速度传感器包括外壳1、连接器和3个传感器组件2。外壳1用于为3个传感器组件2提供安装基础。外壳1能够将3个传感器组件2封装在其内部，从而对3个传感器组件2形成保护。3个传感器组件2两两相互垂直设置，并嵌入外壳1内，分别用于检测x轴、y轴以及z轴方向上的加速度。x轴、y轴以及z轴两两相互垂直。三个传感器组件2通过连接器与外部设备电气连接，从而能够将自身的输出信号发送到外部设备。
3.现有技术中是通过三个加速度传感器来分别检测三轴的加速度，但是由于传感器的受敏方向是相同的，因此就需要将有些传感器垂直放置，使得整个三轴传感器的空间占用大，也使三轴传感器的整体结构变得复杂，不利于后续的物探设备制造。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种平面三轴加速度传感器，以解决上述技术问题。
5.一种平面三轴加速度传感器，其包括一个电路板，两个设置在所述电路板上的梳齿式加速度传感器，以及一个设置在所述电路板上的三明治式加速度传感器，所述梳齿式加速度传感器和所述三明治式加速度传感器与所述电路板的所在平面平行且水平设置，两个所述梳齿式加速度传感器的受力敏感方向都平行于所述电路板的所在平面且相互垂直，所述三明治式加速度传感器受力敏感方向垂直于所述电路板的所在平面。
6.进一步地，所述梳齿式加速度传感器包括多个第一上极板，多个第一下极板，一个位于所述第一上、下极板之间的第一质量块，两个设置在所述第一质量块上的第一悬浮梁，以及多个设置在所述第一质量块两侧的悬臂电极。
7.进一步地，所述第一上极板和所述第一下极板的相向侧设置有固定电极，多个相邻的所述固定电极之间间隔设置。
8.进一步地，多个所述悬臂电极分别位于所述第一质量块朝向所述第一上、下极板的两侧且相互间隔设置，所述悬臂电极伸入相邻的两个所述固定电极中。
9.进一步地，所述三明治式加速度传感器包括一个第二下极板，两个设置在所述第
二下极板上的连接板，一个设置在所述连接板上的第二上极板，以及一个设置在所述第二上、下极板之间的第二质量块。
10.进一步地，所述第二上、下极板的排列方向垂直于所述电路板的所在平面。
11.进一步地，所述第二质量块的上下两个面上分别设置有四个第二悬浮梁，四个所述第二悬浮梁对称设置并与所述连接板连接。
12.进一步地，所述平面三轴加速度传感器还包括四个设置在所述电路板的四个角上的定位柱，以及一个设置在所述电路板上的连接件。
13.与现有技术相比，本实用新型提供的平面三轴加速度传感器的两个所述梳齿式加速度传感器的受力敏感方向都平行于所述电路板的所在平面且相互垂直，一个所述梳齿式加速度传感器可以沿x轴移动，另一个所述梳齿式加速度传感器可以沿y轴移动，从而检测x轴和y轴方向的加速度。所述三明治式加速度传感器受力敏感方向垂直于所述电路板的所在平面，从而进行z轴方向上加速度的检测。利用两种加速度传感器敏感方向不同的特点，将两种传感器搭配使用，在不降低数据精度的前提下，精简了三轴传感器的结构设计，节约了空间。
附图说明
14.图1为本实用新型提供的一种平面三轴加速度传感器的俯视图。
15.图2为图1的平面三轴加速度传感器所具有的梳齿式加速度传感器的俯视图。
16.图3为图1的平面三轴加速度传感器所具有的三明治式加速度传感器的剖视图。
17.图4为图3的平面三轴加速度传感器所具有的第二质量块的结构示意图。
具体实施方式
18.以下对本实用新型的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本实用新型实施例的说明并不用于限定本实用新型的保护范围。
19.如图1至图4所示，其为本实用新型提供的平面三轴加速度传感器的结构示意图。所述平面三轴加速度传感器包括一个电路板10，两个设置在所述电路板10上的梳齿式加速度传感器20，一个设置在所述电路板10上的三明治式加速度传感器30，四个设置在所述电路板10的四个角上的定位柱40，以及一个设置在所述电路板10上的连接件50。可以想到的是，所述平面三轴加速度传感器还包括其他的一些功能模块，如封装组件，检测电路等等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再赘述。
20.所述电路板10用于承载上述各个功能组件，并用于通过电路板的连接和固定，将相关的电子器件组成一个特定功能的电子电路，其应当为现有技术，在此不再赘述。所述梳齿式加速度传感器20和所述三明治式加速度传感器30与所述电路板10的所在平面平行且水平设置，从而避免传感器垂直放置而增加空间。
21.所述梳齿式加速度传感器20包括多个第一上极板21，多个第一下极板22，一个位于所述第一上、下极板21、22之间的第一质量块23，两个设置在所述第一质量块23上的第一悬浮梁24，多个设置在所述第一质量块21两侧的悬臂电极25。
22.所述第一上极板21和所述第一下极板22的相向侧设置有固定电极26，多个相邻的所述固定电极26之间间隔设置。所述第一质量块23两端分别通过所述第一悬浮梁24悬浮设
置，所述第一悬浮梁24具有弹性，所述第一悬浮梁24一端与所述第一质量块23连接，另一端与基底连接，从而使所述第一悬浮梁24悬空并可移动。多个所述悬臂电极25分别位于所述第一质量块23朝向所述第一上、下极板21、22的两侧且相互间隔设置，所述悬臂电极25伸入相邻的两个所述固定电极26中。
23.所述第一上、下极板21、22之间形成差分电容。用导线连接所有的第一上极板21和所述第一下极板22，可以把若干个小电容并联，从而利用整个梳齿结构产生大差分电容。
24.当工作时，外力产生的加速度，使所述第一质量块23发生位移，从而使所述悬臂电极25与所述固定电极26之间的距离发生变化，使差动电容发生变化。电压信号经由差动电路进行输出，输出电压会根据差动电容而发生变化，从而根据输出电压知道加速度的大小。两个所述梳齿式加速度传感器20的设置方向不同，两个所述梳齿式加速度传感器20的受力敏感方向都平行于所述电路板10的所在平面且相互垂直，一个所述梳齿式加速度传感器20可以检测x轴移动，另一个所述梳齿式加速度传感器20可以检测y轴移动，从而检测x轴和y轴方向的加速度。
25.所述三明治式加速度传感器30包括一个第二下极板31，两个设置在所述第二下极板31上的连接板32，一个设置在所述连接板32上的第二上极板33，以及一个设置在所述第二上、下极板33、31之间的第二质量块34。
26.所述第二上、下极板33、31的排列方向垂直于所述电路板10的所在平面，并通过所述连接板32连接。所述第二质量块34的上下两个面上分别设置有四个第二悬浮梁35，四个所述第二悬浮梁35对称设置并与所述连接板32连接，所述第二悬浮梁35具有弹性，从而使所述第二悬浮梁35悬空并可以上下移动，同时这种高度对称的结构可以大大降低传感器的交叉轴灵敏度。
27.当加速度为0时，所述第二质量块34位于平衡位置，与所述第二上、下极板33、31之间的两个差动电容大小相等；当在z轴方向有加速时，所述第二质量块34受到加速度引起的惯性力，产生z轴方向上的位移，使得所述第二质量块34与所述第二上、下极板33、31之间的间隙发生变化，所述第二质量块34与所述第二上、下极板33、31的电容值一个减小，一个增大，通过检测电路测出电容差值，从而换算出z轴方向上的加速度值。所述三明治式加速度传感器30受力敏感方向垂直于所述电路板10的所在平面，从而进行z轴方向上加速度的检测。
28.所述定位柱40用于与外壳连接，进行封装，使得所述平面三轴加速度传感器成为一个整体。所述连接件50用于与电线连接，从而使电路板10导电，实现电路的基本功能。
29.与现有技术相比，本实用新型提供的平面三轴加速度传感器的两个所述梳齿式加速度传感器20的受力敏感方向都平行于所述电路板10的所在平面且相互垂直，一个所述梳齿式加速度传感器20可以沿x轴移动，另一个所述梳齿式加速度传感器20可以沿y轴移动，从而检测x轴和y轴方向的加速度。所述三明治式加速度传感器30受力敏感方向垂直于所述电路板10的所在平面，从而进行z轴方向上加速度的检测。利用两种加速度传感器敏感方向不同的特点，将两种传感器搭配使用，在不降低数据精度的前提下，精简了三轴传感器的结构设计，节约了空间。
30.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于局限本实用新型的保护范围，任何在本实用新型精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本实用新型的权利要求范围内。