Obraz1

72

Czujniki przyspieszenia i drgań Mikromechaniczne powierzchniowe czujniki przyspieszenia

ne w wodoszczelnej obudowie (rys. 1). Ich układ masa-sprężyna jest nałożony na powierzchnię płytki krzemowej w procesie mi-kromontażu. Masa sejsmiczna ze swymi elektrodami (rys. 2 i 3, poz. 1), o budowie grzebieniowej, jest zamocowana sprężyście w elemencie pomiarowym. Po obu stronach tych ruchomych elektrod znajdują się stałe, mające budowę grzebieniową, elektrody (3, 6). Takie rozmieszczenie ruchomych i stałych elektrod odpowiada szeregowemu połączeniu dwóch kondensatorów różnicowych (pojemność struktury grzebieniowej wynosi ok.

1 pF). Na ich przyłączach Cj i C, powstają prądy zmienne o przeciwstawnych fazach, któiych wypadkowa jest odbierana między kondensatorami przy masie drgającej.

Gdy na masę drgającą ułożoną w sprężynie (2) działa przyspieszenie liniowe a na kierunku próbkowania, powoduje to zmianę odległości między ruchomymi i stałymi elektrodami i również zmianę pojemności kondensatorów Cj i C₂. Zmiana ta z kolei prowadzi do zmiany sygnału elektrycznego wzmacnianego w układzie elektronicznym obróbki sygnału i przetwarzanego na sygnał cyfrowy przesyłany dalej, np. do sterownika poduszki gazowej.

Z uwagi na małą pojemność ok. 1 pF układ elektroniczny obróbki sygnału jest zintegrowany razem z przetwornikiem we wspólnym

Rysunek 2

1    - masa drgająca z elektrodą

2    - sprężyna

3    - elektrody stałe

Rysunek 3

1    - sprężysta masa drgająca

z elektrodami

2    - sprężyna

3    - elektrody stałe o pojemności C,

4    - aluminiowa ścieżka przewodząca

5    - szyna połączeń elektrycznych

6    - stałe elektrody o pojemności C₂

7    - tlenek krzemu

a - przyspieszenie na kierunku pomiaru C_M - pojemność pomiarowa

Rysunek 4

a - przyspieszenie liniowe w kierunku pomiaru Q - kąt obrotu

Grzebieniowa struktura celki przetwornika

fOO/Urn

Czujnik dwufunkcyjny przyspieszenia poprzecznego i kąta obrotu