基于MEMS微加速度计的无视觉传感器防摇控制系统研究

文章摘要： 根据式(8)得到： 式(11)、(12)是初始条件为t = 0，θ= 0，θ=0的解，可以发现吊具的摆动是随时间作周期性变化，其摆幅、摆速与小车运行加速度成正比。因此，只要确定了小车运行加速度的大小与方向，吊重的摆幅、摆速也就相应得到确定。 微机电系统(MEMS)及微加速度计 微机电系统(MEMS) 从20世纪60年代起，微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)的结合，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。微机电系统(MEMS)是集微机构、微传感器、微执

基于MEMS微加速度计的无视觉传感器防摇控制系统研究,标签：传感技术知识,传感器与检测技术,http://www.88dzw.com
　　 
        根据式(8)得到： 
         
        式(11)、(12)是初始条件为t = 0，θ= 0，θ=0的解，可以发现吊具的摆动是随时间作周期性变化，其摆幅、摆速与小车运行加速度成正比。因此，只要确定了小车运行加速度的大小与方向，吊重的摆幅、摆速也就相应得到确定。 

微机电系统(MEMS)及微加速度计 

 微机电系统(MEMS) 
        从20世纪60年代起，微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)的结合，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。微机电系统(MEMS)是集微机构、微传感器、微执行器、信号处理、控制电路、通信接日及电源于一体的微型电子机械系统。这种微机电系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。目前研究最成功、应用最广泛的微机电器件是微传感器，而微加速度计作为微传感器的杰出代表已经广泛应用于汽车智能化控制系统中，如安全气囊系统检测和监控前面后面的碰撞等等。 

微加速度计的结构模型 
        图2为电容式微加速度计的结构模型。 
        
        图2　微加速度计的结构示意图 

        图中的质量块是微加速度计的执行器，与质量块相连的是可动臂；与可动臂相对的是固定臂。可动臂和固定臂形成了电容结构，作为微加速度计的感应器。其中的弹簧并非真正的弹簧，而是由硅材料经过立体加工形成的一种力学结构，它在加速度计中的作用相当于弹簧。 

MEMS微加速度计的工作原理 
        加速度计的工作原理可概述如下：当加速度计连同外界物体(该物体的加速度就是待测的加速度)一起加速运动时，质量块就受到惯性力的作用向相反的方向运动。质量块发生的位移受到弹簧和阻尼器的限制。显然该位移与外界加速度具有一一对应的关系：外界加速度固定时，质量块具有确定的位移；外界加速度变化时(只要变化不是很快)，质量块的位移也发生相应的变化。另一方面，当质量块的发生位移时，可动臂和固定臂(即感应器)之间的电容就会发生相应的变化；如果测得感应器输出电压的变化，就等同于测得了执行器(质量块)的位移。既然执行器的位移与待测加速度具有确定的一一对应关系，那么输出电压与外界加速度也就有了确定的关系，即通过输出电压就能测得外界加速度。 

        执行器的力学结构示意图，如图3所示，感应器的电学原理图，如图4所示。以Vm 表示输入电压信号，Vs表示输出电压，Cs1与Cs2分别表示固定臂与可动臂之间的两个电容，则输入信号和输出信号之间的关系可表示为： 
        
        图3　执行器力学结构示意图 

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