基于双路循环电桥检测的三轴压阻式加速度传感器

摘要

本发明为一种基于双路循环电桥检测的三轴压阻式加速度传感器，该传感器的该检测法打破了普通三轴压阻式加速度传感器至少使用12个压敏电阻，每4个连接成一个惠斯通电桥检测一个方向输出信号的“单向检测”规律，提出了一种对三轴加速度传感器三个方向的输出信号进行实时检测的循环检测电桥法，该循环检测电桥由8个压敏电阻共用桥臂而组成。对比本发明传感器的双路循环电桥检测法和普通传感器的单向检测法可以得出，采用双路循环电桥检测法有效地提高了三轴加速度传感器的灵敏度，同时降低了它的横向耦合。

主权项

一种基于双路循环电桥检测的三轴压阻式加速度传感器，包括支撑边框（1）、弹性悬臂梁（2）以及通过弹性悬臂梁（2）支悬于支撑边框（1）中心位置的中心质量块（3），中心质量块（3）的四个边分别通过两根平行的弹性悬臂梁（2）与支撑边框（1）固定，支撑边框（1）的下表面超出中心质量块（3）的下表面，且支撑边框（1）下表面通过硅‑硅键合技术键合有硅基座，其特征在于：连接支撑边框（1）和中心质量块（3）的八根弹性悬臂梁（2）上对称均布有十六个阻值相等的应变压敏电阻：R_X11、R_X12、R_X13、R_X14、R_X21、R_X22、R_X23、R_X24、R_Y11、R_Y12、R_Y13、R_Y14、R_Y21、R_Y22、R_Y23、R_Y24，其中，R _X13和R _X21位于X方向四根弹性悬臂梁（2）中左上方的弹性悬臂梁（2）上，R_X14和R_X22位于X方向四根弹性悬臂梁（2）中右上方的弹性悬臂梁（2）上，R_X23和R_X11位于X方向四根弹性悬臂梁（2）中左下方的弹性悬臂梁（2）上，R_X24和R_X12位于X方向四根弹性悬臂梁（2）中右下方的弹性悬臂梁（2）上，R_Y23和R_Y11位于Y方向四根弹性悬臂梁（2）中左上方的弹性悬臂梁（2）上，R_Y13和R_Y21位于Y方向四根弹性悬臂梁（2）中右上方的弹性悬臂梁（2）上，R_Y24和R_Y12位于Y方向四根弹性悬臂梁（2）中左下方的弹性悬臂梁（2）上，R_Y14和R_Y22位于Y方向四根弹性悬臂梁（2）中右下方的弹性悬臂梁（2）上；每根弹性悬臂梁（2）上的两个压敏电阻分别位于弹性悬臂梁（2）的两端，其中，R_X13、R_X14、R_X23、R_X24、R_Y23、R_Y13、R_Y24、R_Y14位于弹性悬臂梁（2）上靠近中心质量块（3）的一端，R_X21、R_X22、R_X11、R_X12、R_Y11、R_Y21、R_Y12、R_Y22位于弹性悬臂梁（2）上靠近支撑边框（1）的一端；R_X11、R_X12、R_X13、R_X14、R_Y11、R_Y12、R_Y13、R_Y14八个应变压敏电阻连接成第一路循环电桥检测电路，其中，R_X11和R_X13上下串联成第一支路，R_X12和R_X14上下串联成第二支路，R_Y14和R_Y12上下串联成第三支路，R_Y13和R_Y11上下串联成第四支路，第一支路、第二支路、第三支路和第四支路之间并联连接，第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的上端共同连接为第一路循环电桥检测电路的一个输入端Vcc，第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的下端共同连接为第一路循环电桥检测电路的另一个输入端GND，第一支路的R_X11、R_X13之间和第二支路的R_X12、R_X14之间为第一路循环电桥检测电路的第一个输出端X₁，第二支路的R_X12、R_X14之间和第三支路的R_Y14、R_Y12之间为第一路循环电桥检测电路的第二个输出端Z₁₁，第三支路的R_Y14、R_Y12之间和第四支路的R_Y13、R_Y11之间为第一路循环电桥检测电路的第三个输出端Y₁，第四支路的R_Y13、R_Y11之间和第一支路的R_X11、R_X13之间为第一路循环电桥检测电路的第四个输出端Z₁₂；R_X21、R_X22、R_X23、R_X24、R_Y21、R_Y22、R_Y23、R_Y24八个应变压敏电阻连接成第二路循环电桥检测电路，其中，R_X21和R_X23上下串联成第五支路，R_X22和R_X24上下串联成第六支路，R_Y24和R_Y22上下串联成第七支路，R_Y23和R_Y21上下串联成第八支路，第五支路、第六支路、第七支路和第八支路之间并联连接，第五支路、第六支路、第七支路和第八支路的上端共同连接为第二路循环电桥检测电路的一个输入端Vcc，第五支路、第六支路、第七支路和第八支路的下端共同连接为第二路循环电桥检测电路的另一个输入端GND，第五支路的R_X21、R_X23之间和第六支路的R_X22、R_X24之间为第二路循环电桥检测电路的第一个输出端X₂，第六支路的R_X22、R_X24之间和第七支路的R_Y24、R_Y22之间为第二路循环电桥检测电路的第二个输出端Z₂₁，第七支路的R_Y24、R_Y22之间和第八支路的R_Y23、R_Y21之间为第二路循环电桥检测电路的第三个输出端Y₂，第八支路的R_Y23、R_Y21之间和第五支路的R_X21、R_X23之间为第二路循环电桥检测电路的第四个输出端Z₂₂。