6.2.1.1.2 Принцип функционирования

Рассматриваемое устройство работает следующим образом. При действии ускорения в направлении оси чувствительности Х-Х сейсмическая масса 2 отклоняется от своего исходного состояния. При этом изменяются величины емкостей конденсатора, образованного неподвижными электродами 5 и сейсмической массой 2. Съем информации производится с помощью емкостного датчика перемещений. Сигнал отклонения преобразуется электронной схемой и приводит к возникновению электростатического момента, стремящегося возвратить сейсмическую массу 2 в исходное состояние. В установившемся состоянии сигнал с выхода электронной схемы является выходным сигналом микромеханического акселерометра.

График зависимости перемещения чувствительного элемента маятникового типа от преобразуемого им линейного ускорения приведен на рисунке 6.5 [3].

Рис. 6.5. График зависимости перемещения сейсмической массы акселерометра маятникового типа от воздействия линейного ускорения

6.2.1.2 Микромеханический акселерометр осевого типа

6.2.1.2.1 Конструкция

Конструктивная схема микромеханического акселерометра осевого типа близка к конструктивной схеме акселерометра маятникового типа. Микромеханический акселерометр также является капсулированным элементом (капсула образована корпусом и крышкой), заполненным газовой смесью. При этом обеспечивается демпфирование собственных колебаний сейсмической массы и повышается надежность работы устройства, так как крышка служит ограничителем перемещений инерционной массы при ударных и вибрационных воздействиях.

Конструктивная схема чувствительного элемента осевого типа, представлена на рисунке 6.6. Пространственная модель представлены на рисунках 6.7. Чувствительный элемент, представленный на иллюстрации, относится к типу акселерометров с поступательным перемещением чувствительной массы. Он представляет собой пластину, изготовленную из монокристаллического кремния – сейсмическая масса 1, толщиной 15 мкм и размерами в плоскости подвеса 0,5х1,0 мм, расположенную с зазорами относительно корпуса 6, подвешенную к нему на четырех упругих торсионах 2. В результате образуется упругий подвес, обеспечивающий перемещение сейсмической массы вдоль оси, лежащей в плоскости сейсмической массы. Съем информации производится по дифференциальной схеме с помощью гребенчатого емкостного датчика перемещений 4. Ширина зубцов емкостного датчика перемещений данной конструкции составляет 10 мкм, длина – 70 мкм, величина зазора между подвижными и неподвижными зубцами датчика – 10 мкм. Длина зубцов электростатического датчика силы – 300 мкм, ширина – 10 мкм, зазоры между подвижными и неподвижными зубцами датчика 30 и 10 мкм.

Датчик силы представляет собой гребенчатый электростатический датчик 5.

Х 5 Х 6 4

Рис. 6.6. Конструктивная схема чувствительного элемента осевого типа

Рис. 6.7. Пространственная геометрическая модель чувствительного элемента осевого типа