压阻式加速微光电开关传感器是利用质量块加速度,将加速度转移为质量块的位移,并通过压阻来测量质量块的位移。
悬臂梁式压阻式加速度微传感器的结构是其将力敏电阻制作在弹性硅梁上,硅梁一般结构,质量块固定在悬臂梁的一端。当加速度作用于悬臂梁自由端质量块时,悬臂梁受到弯矩作用产生应力,其应变为由于压阻效应,应力将引起悬臂梁上的力敏电阻值发生变化。电阻相对变化量与应变系数的比值为力敏电阻的电阻应变系数,即常规公式,对于一个等截面悬臂梁,作用力与某一位置应变的关系为公式中的作用力。
在实际应用中,悬臂梁自由端的挠度w与作用力的关系为由式可知,在固定端的应变最大,而在自由端的应变最小,幅值为零。
一般回事度微传感器取X=0,即扩散器电阻贴近于悬臂梁固定端处。将F=MA,A=BH代入式则得到不同的公式,可以看出,当梁的结构确定后,常数应变与加速度成正比。梁的长度L越长,宽度B越窄,厚度H越薄,质量块M越大,受力后产生的应变也越大。
一种单悬臂梁加速度微传感器的实际结构它采用晶面的N型硅单晶作为悬臂梁。根据公式的分析,在X=0处的应变最大,在其根部沿110和110晶向各扩散两个P型电阻,构成一个全桥电路。当悬臂梁自由端的质量块受加速度作用时,悬臂梁受弯矩作用产生应力,其方向为梁的长度方向。从而使四个电阻中,两个电阻的应力方向与电流方向平行,另两个电阻的应力方向与电流垂直。
由电桥输出电压与电阻的关系以及公式可求得加速度微传感器电桥与扩散电阻的电阻应变系数、应变、供桥电压之间的关系公式为输出电压,和供桥电压,也会有扩散电阻的电阻应变系数。 |