一种三轴加速度计和电子设备的制作方法

本发明涉及传感器，具体地涉及一种三轴加速度计和电子设备。

背景技术：

1、三轴加速度计是mems惯性测量单元的核心组成部分，可以用来测量三个方向的线性加速度，通过积分的方法得到载体的速率、位置等信息，因此，在飞机导航、工业监测、碰撞监测、车身安全等领域得到广泛应用。

2、现有的三轴加速度计主要存在两种结构，第一种结构是将三个独立的单轴加速度计安装在互相垂直的三个方向上，实现三轴测量功能；第二种结构是单片集成的三轴加速度计，如电容式三轴加速度计和压阻式三轴加速度计。

3、第一种结构无法保证三轴之间的安装精度，同时存在体积大、成本高的缺点；第二种结构中电容式三轴加速度计，z轴加速度检测灵敏度低，并且易受寄生电容的影响和电磁干扰；第二种结构中压阻式三轴加速度计，x轴、y轴、z轴三个方向加速度检测灵敏度低，且温度效应严重。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种三轴加速度计和电子设备，通过本发明实施例可以解决或部分解决现有技术中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供一种三轴加速度计，所述三轴加速度计包括：支撑结构、弹性连接件和惯性质量块；

3、所述惯性质量块通过所述弹性连接件与所述支撑结构相连；

4、所述支撑结构设置有x轴固定电极和y轴固定电极，所述惯性质量块上设置有x轴可动电极和y轴可动电极，所述x轴固定电极与x轴可动电极形成x轴电容，所述y轴固定电极与y轴可动电极形成y轴电容，所述x轴电容用于检测x轴加速度分量，所述y轴电容用于检测y轴加速度分量；

5、所述弹性连接件上设置有压敏电阻，用于检测z轴加速度分量。

6、可选的，所述x轴固定电极为x轴固定梳齿，所述x轴固定梳齿包括：第一x轴固定梳齿和第二x轴固定梳齿；

7、所述x轴可动电极为x轴可动梳齿，所述x轴可动梳齿包括：第一x轴可动梳齿和第二x轴可动梳齿；

8、所述x轴电容包括第一x轴电容和第二x轴电容，所述第一x轴电容由所述第一x轴固定梳齿和第一x轴可动梳齿组成，所述第二x轴电容由所述第二x轴固定梳齿和第二x轴可动梳齿组成；

9、所述第一x轴电容和第二x轴电容构成一组差分电容。

10、可选的，所述y轴固定电极为y轴固定梳齿，所述y轴固定梳齿包括：第一y轴固定梳齿和第二y轴固定梳齿；

11、所述y轴可动电极为y轴可动梳齿，所述y轴可动梳齿包括：第一y轴可动梳齿和第二y轴可动梳齿；

12、所述y轴电容包括第一y轴电容和第二y轴电容，所述第一y轴电容由所述第一y轴固定梳齿和第一y轴可动梳齿组成，所述第二y轴电容由所述第二y轴固定梳齿和第二y轴可动梳齿组成；

13、所述第一y轴电容和第二y轴电容构成一组差分电容。

14、所述弹性连接件包括第一弹性连接件、第二弹性连接件、第三弹性连接件和第四弹性连接件，所述压敏电阻包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻和第四压敏电阻；

15、所述第一压敏电阻设置于所述第一弹性连接件上，所述第二压敏电阻设置于所述第二弹性连接件上，所述第三压敏电阻设置于第三弹性连接件上，所述第四压敏电阻设置于第四弹性连接件上；

16、所述第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻和第四压敏电阻构成惠斯通电桥。

17、所述压敏电阻设置于所述弹性连接件与所述支撑结构连接的根部。

18、所述惯性质量块为单质量块。

19、所述惯性质量块俯视形状为中心对称形状。

20、所述惯性质量块俯视形状为长方形、正方形、圆形和正多边形中的至少一者。

21、所述弹性连接件为直梁、折梁、双折梁、回形梁、蟹状梁和蛇形梁中的至少一者。

22、相应的，本发明实施例还提供一种电子设备，包括所述三轴加速度计，以及电子电路，所述电子电路操作性地联接至所述三轴加速度计以用于检测所述x轴加速度分量、y轴加速度分量和z轴加速度分量。

23、本发明实施例提供的三轴加速度计采用电容-压阻式复合结构，将x轴和y轴方向上加速度的变化转化为电容的变化，将z轴方向上加速度的变化转化为压敏电阻阻值的变化，利用z轴方向压电系数大的特点，提高三个轴向的检测灵敏度。

24、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种三轴加速度计，其特征在于，所述三轴加速度计包括：支撑结构、弹性连接件和惯性质量块；

2.根据权利要求1所述的三轴加速度计，其特征在于，所述x轴固定电极为x轴固定梳齿，所述x轴固定梳齿包括：第一x轴固定梳齿和第二x轴固定梳齿；所述x轴可动电极为x轴可动梳齿，所述x轴可动梳齿包括：第一x轴可动梳齿和第二x轴可动梳齿；

3.根据权利要求1所述的三轴加速度计，其特征在于，所述y轴固定电极为y轴固定梳齿，所述y轴固定梳齿包括：第一y轴固定梳齿和第二y轴固定梳齿；所述y轴可动电极为y轴可动梳齿，所述y轴可动梳齿包括：第一y轴可动梳齿和第二y轴可动梳齿；

4.根据权利要求1-3任一项所述的三轴加速度计，其特征在于，所述弹性连接件包括第一弹性连接件、第二弹性连接件、第三弹性连接件和第四弹性连接件，所述压敏电阻包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻和第四压敏电阻；

5.根据权利要求4所述的三轴加速度计，其特征在于，所述压敏电阻设置于所述弹性连接件与所述支撑结构连接的根部。

6.根据权利要求1所述的三轴加速度计，其特征在于，所述惯性质量块为单质量块。

7.根据权利要求6所述的三轴加速度计，其特征在于，所述惯性质量块的俯视形状为中心对称形状。

8.根据权利要求7所述的三轴加速度计，其特征在于，所述惯性质量块的俯视形状为长方形、正方形、圆形和正多边形中的至少一者。

9.根据权利要求1所述的三轴加速度计，其特征在于，所述弹性连接件为直梁、折梁、双折梁、回形梁、蟹状梁和蛇形梁中的至少一者。

10.一种电子设备，包括根据权利要求1-9任一项所述的三轴加速度计，以及电子电路，所述电子电路操作性地联接至所述三轴加速度计以用于检测所述x轴加速度分量、y轴加速度分量和z轴加速度分量。

技术总结
提供一种三轴加速度计、电子设备，属于传感器技术领域。所述三轴加速度计包括：支撑结构、弹性连接件和惯性质量块；所述惯性质量块通过所述弹性连接件与所述支撑结构相连；所述支撑结构设置有X轴固定电极和Y轴固定电极，所述惯性质量块上设置有X轴可动电极和Y轴可动电极；所述X轴固定电极与X轴可动电极形成X轴电容，所述X轴电容用于检测X轴加速度分量；所述Y轴固定电极与Y轴可动电极形成Y轴电容；所述Y轴电容用于检测Y轴加速度分量；所述弹性连接件上设置有压敏电阻，用于检测Z轴加速度分量。本发明实施例将X/Y轴方向的加速度变化转化为电容的变化，将Z轴方向的加速度变化转化为压敏电阻阻值的变化，提高三个轴向的检测灵敏度。

技术研发人员：方东明,王蔓蓉,姜帅,李佩笑,王浩,孙恒超,季润可,陶毅,闻志国,李良,杜君,王祥
受保护的技术使用者：北京智芯微电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15