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CN114487482B - 加速度传感器 - Google Patents

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CN114487482B
CN114487482B CN202210040467.3A CN202210040467A CN114487482B CN 114487482 B CN114487482 B CN 114487482B CN 202210040467 A CN202210040467 A CN 202210040467A CN 114487482 B CN114487482 B CN 114487482B
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teeter
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capacitance
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占瞻
杨珊
马昭
彭宏韬
阚枭
李杨
黎家健
洪燕
陈秋玉
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Ruisheng Kaitai Technology Wuhan Co ltd
AAC Technologies Holdings Shenzhen Co Ltd
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Ruisheng Kaitai Technology Wuhan Co ltd
AAC Acoustic Technologies Shenzhen Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种加速度传感器，包括传感单元，传感单元包括：呈环状的外侧耦合单元；跷跷板结构，包括至少两个且设置于外侧耦合单元的内侧；内侧耦合单元，包括将相邻两个跷跷板结构连接的内侧耦合弹性梁；检验质量块，固定于外侧耦合单元或内侧耦合单元或跷跷板结构；面内耦合弹性件，将跷跷板结构弹性连接至外侧耦合单元；面内位移检测装置，设置于检验质量块，用于检测检验质量块沿第一方向和/或沿第二方向产生的运动；面外位移检测装置，所设置于外侧耦合单元和/或跷跷板结构和/或内侧耦合单元，用于检测跷跷板结构沿第三方向产生的运动。与相关技术相比，本发明的加速度传感器结构紧凑尺寸小，检测线性度高、交叉抑制比高、精度高。

Description

加速度传感器
【技术领域】
本发明涉及一种传感器装置，尤其涉及一种运用于便携式电子产品的加速度传感器。
【背景技术】
随着电子技术的发展，加速度传感器被普遍运用到各种便携式电子设备比如手机、IPAD等，用于检测物体或设备运动、倾斜时的加速度，用以实现3D动作，得到消费者的青睐。
相关技术的加速度传感器包括基底、设置于基底上的传感单元以及位于与所述传感单元相同层面的锚块。所述传感单元包括呈矩形环状的质量框架、固定于所述质量框架其中一侧的检验质量块和位于所述质量框架内侧的内侧耦合结构，所述锚块分别将所述检验质量块和所述内侧耦合结合通过绝缘方式固定于所述基底，所述内侧耦合结构设有X/Y向第一检测极板，所述质量框架设置有Z向第一检测极板，所述基底设有与所述X/Y向第一检测极板形成电容结构的X/Y向第二检测极板，以及与所述Z向第一检测极板形成电容结构的Z向第二检测极板。由于检验质量块设置于质量框架的其中一侧，即Z向加速度检测(绕X轴向转动)采用跷跷板结构的非对称的检验质量块，X向面外加速度检测(沿X轴向平动)与Y向面外加速度检测(绕Y轴向转动)将整个跷跷板结构作为线性检验质量，通过对应的电容极板实现多轴检测。但这种结构的缺点是Z轴向用的是非对称的转动检验质量，因此检验质量块不能做大，同时也限制了在该检验质量块上做其他结构导致质量的减少，降低了检测精度；其次，此结构的非对称转动检验质量将加剧面外的Z向第二检测极板转动，降低了检测线性度。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑尺寸小，检测线性度高、交叉抑制比高且精度高的加速度传感器。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种加速度传感器，包括基座、设置于所述基座上面的传感单元、以及固定于所述基座并位于与所述传感单元相同层面的多个锚块，所述锚块将所述传感单元固定于所述基座上；所述传感单元包括：
外侧耦合单元，所述外侧耦合单元呈环状结构，包括沿第一方向相对且间隔设置的两个第一侧梁和沿第二方向相对且间隔设置的两个第二侧梁，所述外侧耦合单元叠设于所述基座；所述第一方向与所述第二方向所在的平面与所述基座平行；
跷跷板结构，所述跷跷板结构包括至少两个且两两间隔设置于所述外侧耦合单元的内侧；每一所述跷跷板结构包括平行于所述基座设置的两根相互间隔的扭簧和平行于所述基座并固定于所述扭簧的连接梁，所述连接梁与所述扭簧相互垂直，两根所述扭簧相互靠近的一端分别连接至所述连接梁，两根所述扭簧相互远离的一端分别固定于两个所述锚块并通过所述锚块固定于所述基座上；
内侧耦合单元，所述内侧耦合单元包括内侧耦合弹性梁，所述内侧耦合弹性梁位于相邻的两个所述跷跷板结构之间，并将相邻两个所述跷跷板结构弹性连接，用于使所述跷跷板结构沿第三方向产生运动时产生共耦并消弱所述跷跷板结构面内的转动；其中，所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向两两相互垂直；
检验质量块，所述检验质量块固定于所述外侧耦合单元或所述内侧耦合单元或所述跷跷板结构；
面内耦合弹性件，所述面内耦合弹性件位于所述跷跷板结构远离所述内侧耦合弹性梁的一端，并将所述跷跷板结构弹性连接至所述外侧耦合单元，用于为所述检验质量块沿所述第一方向和/或所述第二方向产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构沿所述第三方向的运动共耦；
面内位移检测装置，所述面内位移检测装置设置于所述检验质量块，用于检测所述检验质量块沿所述第一方向产生的线性运动，和/或用于检测所述检验质量块沿所述第二方向产生的线性运动；以及
面外位移检测装置，所述面外位移检测装置设置于所述外侧耦合单元和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元，用于检测所述检验质量块和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元沿所述第三方向产生的运动。
优选的，所述检验质量块固定于所述外侧耦合单元。
优选的，所述面内位移检测装置为位移-电容检测装置或光学位移检测装置；所述面外位移检测装置为位移-电容检测装置或光学位移检测装置。
优选的，所述面内位移检测装置为位移-电容检测装置，包括用于检测所述检验质量块沿所述第一方向产生线性运动的多个X轴面内位移检测装置，和/或用于检测所述检验质量块沿所述第二方向产生线性运动的多个Y轴面内位移检测装置；
每一所述X轴面内位移检测装置包括位于所述检验质量块上的第一X轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一X轴电容极板形成检测电容结构的第二X轴电容极板；或，
每一所述X轴面内位移检测装置包括位于所述检验质量块上的第一X轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一X轴电容极板形成检测电容结构的第二X轴电容极板，以及锚在所述基座上并与所述第一X轴电容极板形成检测电容结构并与所述第二X轴电容极板差分布置的第三X轴水平电容极板；
所述第一X轴电容极板沿所述第二方向延伸，所述第二X轴电容极板与所述第三X轴电容极板沿所述第一方向呈相对间隔；
每一所述Y轴面内位移检测装置包括位于所述检验质量块上的第一Y轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一Y轴电容极板形成检测电容结构的第二Y轴电容极板；或，
每一所述Y轴面内位移检测装置包括位于所述检验质量块上的第一Y轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一Y轴电容极板形成检测电容结构的第二Y轴电容极板，以及锚在所述基座上并与所述第一Y轴电容极板形成检测电容结构并与所述第二Y轴电容极板差分布置的第三Y轴水平电容极板；
所述第一Y轴电容极板沿所述第一方向延伸，所述第二Y轴电容极板与所述第三Y轴电容极板沿所述第二方向呈相对间隔。
优选的，所述面外位移检测装置为位移-电容检测装置，每一所述面外位移检测装置包括设置于所述外侧耦合单元和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元沿第三方向其中一侧的第一Z轴电容极板、以及锚在所述基座上并与所述第一Z轴电容极板配合形成检测电容结构的第二Z轴电容极板；或，
所述面外位移检测装置为位移-电容检测装置，每一所述面外位移检测装置包括设置于所述外侧耦合单元和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元沿所述第三方向的其中一侧的第一Z轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一Z轴电容极板形成检测电容结构的第二Z轴电容极板，以及设置于所述外侧耦合单元和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元沿所述第三方向的其中另一侧并与所述第二Z轴电容极板形成检测电容结构且与所述第一Z轴电容极板差分布置的第三Z轴水平电容极板。
优选的，所述第一Z轴电容极板分别固定于所述跷跷板结构的所述连接梁的两端。
优选的，所述面内位移检测装置包括多个所述X轴面内位移检测装置；两个所述第二侧梁分别设有所述检验质量块，且设置于所述第二侧梁的所述检验质量块上设有沿所述第三方向贯穿其上的多个相互间隔的第一通口，每一所述第一通口内设置一个所述第一X轴电容极板并固定于所述第二侧梁；每一所述第二X轴电容极板，或，一个所述第二X轴电容极板和与其形成差分布置的一个所述第三X轴电容极板由所述基座延伸至其中同一个所述第一通口内。
优选的，所述面内耦合弹性件包括第一弹性件，所述第一弹性件位于所述跷跷板结构与所述第一侧梁之间且将二者弹性连接，用于为所述检验质量块沿所述第一方向产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构沿所述第三方向的运动共耦。
优选的，所述面内位移检测装置包括多个所述Y轴面内位移检测装置；两个所述第一侧梁分别设有所述检验质量块，且设置于所述第一侧梁的所述检验质量块上设有沿所述第三方向贯穿其上的多个相互间隔的第二通口，每一所述第二通口内设置一个所述第一Y轴电容极板并固定于所述第一侧梁；每一所述第二Y轴电容极板，或，一个所述第二Y轴电容极板和与其形成差分布置的一个所述第三Y轴电容极板由所述基座延伸至其中同一个所述第二通口内。
优选的，所述面内耦合弹性件包括第二弹性件，所述第二弹性件位于所述跷跷板结构与所述第二侧梁之间且将二者弹性连接，用于为所述检验质量块沿所述第二方向产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构沿所述第三方向的运动共耦。
优选的，所述跷跷板结构包括两个且相互形成嵌套结构，分别定义为第一跷跷板结构和第二跷跷板结构；所述外侧耦合单元还包括分别由两个所述第二侧梁向所述第一跷跷板结构延伸的第一外侧耦合梁以及向所述第二跷跷板结构延伸的第二外侧耦合梁；所述第一跷跷板结构的所述扭簧与所述第二跷跷板结构的所述扭簧皆平行于所述第二方向设置且沿所述第二方向相互交错，所述第一跷跷板结构的所述连接梁的两端及所述第二跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板；
所述第一外侧耦合梁延伸至所述第一跷跷板结构的所述扭簧远离所述第二跷跷板结构的一侧且相互间隔，所述第二外侧耦合梁延伸至所述第二跷跷板结构的所述扭簧远离所述第一跷跷板结构的一侧且相互间隔；
设置于所述第一跷跷板结构并靠近所述第二跷跷板结构的所述第一Z轴电容极板，位于所述第二跷跷板结构的所述扭簧靠近所述第一跷跷板结构的一侧且相互间隔；设置于所述第二跷跷板结构并靠近所述第一跷跷板结构的所述第一Z轴电容极板，位于所述第一跷跷板结构的所述扭簧靠近所述第二跷跷板结构的一侧且相互间隔，以形成两个所述第一Z轴电容极板的嵌套设置；
所述内侧耦合弹性梁位于形成嵌套设置的两个所述第一Z轴电容极板之间，并将所述第一跷跷板结构的所述连接梁与所述第二跷跷板结构的所述连接梁弹性连接。
优选的，所述面内位移检测装置包括用于检测所述检验质量块沿所述第一方向产生线性运动的X轴面内位移检测装置时，所述X轴面内位移检测装置还设置于所述第一外侧耦合梁及所述第二外侧耦合梁，所述第一外侧耦合梁及所述第二外侧耦合梁皆设有所述检验质量块，且设置于所述第一外侧耦合梁及所述第二外侧耦合梁的所述检验质量块上设有沿所述第三方向贯穿其上所述第一通口，所述第一通口的内侧设置所述第一X轴电容极板；每一所述第二X轴电容极板，或，一个所述第二X轴电容极板和与其形成差分布置的一个所述第三X轴电容极板由所述基座延伸至其中同一个所述第一通口内。
优选的，所述跷跷板结构包括两个且沿所述第一方向并排设置；
所述外侧耦合单元还包括外侧耦合壁，每一个所述第二侧梁分别向两个所述跷跷板结构延伸形成两个所述外侧耦合壁；
所述内侧耦合单元还包括分别固定于所述内侧耦合弹性梁沿所述第二方向的两端的两个内侧耦合壁，所述内侧耦合壁与所述跷跷板结构及所述外侧耦合单元均间隔设置；
所述第一Z轴电容极板分别设置于所述外侧耦合壁和所述内侧耦合壁。
优选的，每一个所述内侧耦合壁设置两个所述第一Z轴电容极板且间隔分布于对应的所述内侧耦合壁沿所述第一方向的两端；设置于同一所述内侧耦合壁两端的两个所述第一Z轴电容极板位于由同一所述第二侧梁延伸形成的两个所述外侧耦合壁之间。
优选的，所述外侧耦合单元呈正方形，所述跷跷板结构包括四个且呈矩阵排列于所述外侧耦合单元内；所述内侧耦合弹性梁位于四个所述跷跷板结构的中间并将四个所述跷跷板结构弹性连接；每两个所述跷跷板结构为一组并位于所述外侧耦合单元的其中一条对角线上，且该组所述跷跷板结构的所述连接梁平行于该条对角线。
优选的，所述跷跷板结构包括四个且相互形成嵌套结构，沿顺时针依次定义为第一跷跷板结构、第二跷跷板结构、第三跷跷板结构以及第四跷跷板结构；所述外侧耦合单元还包括分别由两个所述第一侧梁的内侧及两个所述第二侧梁内侧向外凹陷的四个收容槽；
所述第一跷跷板结构的所述扭簧与所述第三跷跷板结构的所述扭簧均平行于所述第一方向设置且沿所述第二方向相互交错；
所述第一跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板，其中一端的所述第一Z轴电容极板位于其中一个所述第二侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端的所述第一Z轴电容极板位于所述外侧耦合单元的内侧；
所述第三跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板，其中一端的所述第一Z轴电容极板位于其中另一个所述第二侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端的所述第一Z轴电容极板位于所述外侧耦合单元的内侧；
所述第一跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板的共同组合结构，与所述第三跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板的共同组合结构，关于所述外侧耦合单元的几何中心呈中心对称；
所述第二跷跷板结构的所述扭簧与所述第四跷跷板结构的所述扭簧均平行于所述第二方向设置且沿所述第一方向相互交错；
所述第二跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板，其中一端的所述第一Z轴电容极板位于其中一个所述第一侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端的所述第一Z轴电容极板位于所述外侧耦合单元的内侧；
所述第四跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板，其中一端的所述第一Z轴电容极板位于其中另一个所述第一侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端的所述第一Z轴电容极板位于所述外侧耦合单元的内侧；
所述第二跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板的共同组合结构，与所述第四跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板的共同组合结构，关于所述外侧耦合单元的几何中心呈中心对称；
位于所述外侧耦合单元内侧的四个所述第一Z轴电容极板依次排列呈矩阵。
优选的，所述跷跷板结构包括四个且沿顺时针依次定义为第一跷跷板结构、第二跷跷板结构、第三跷跷板结构以及第四跷跷板结构；所述外侧耦合单元还包括分别由两个所述第一侧梁的内侧及两个所述第二侧梁内侧向外凹陷的四个收容槽；
所述第一跷跷板结构的所述扭簧与所述第三跷跷板结构的所述扭簧均平行于所述第一方向设置且沿所述第二方向相互交错；
所述第一跷跷板结构的所述连接梁的其中一端延伸至其中一个所述第二侧梁凹陷形成的所述收容槽内，其中另一端延伸至所述外侧耦合单元的内侧；
所述第三跷跷板结构的所述连接梁的其中一端延伸至另一个所述第二侧梁凹陷形成的所述收容槽内，其中另一端延伸至所述外侧耦合单元的内侧；
所述第一跷跷板结构与所述第三跷跷板结构关于所述外侧耦合单元的几何中心呈中心对称；
所述第二跷跷板结构的所述扭簧与所述第四跷跷板结构的所述扭簧均平行于所述第二方向设置且沿所述第一方向相互交错；
所述第二跷跷板结构的所述连接梁的其中一端延伸至其中一个所述第一侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端延伸至所述外侧耦合单元的内侧；
所述第四跷跷板结构的所述连接梁的其中一端延伸至其中另一个所述第一侧梁凹陷形成的所述收容槽内，其中另一端延伸至所述外侧耦合单元的内侧；
所述第二跷跷板结构与所述第四跷跷板结构关于所述外侧耦合单元的几何中心呈中心对称；
所述第一Z轴电容极板分别设置于所述外侧耦合单元以及所述外侧耦合单元的内侧，位于所述外侧耦合单元内侧的所述第一Z轴电容极板位于四个所述跷跷板结构相互靠近的一端之间，且分别与四个所述跷跷板结构通过所述内侧耦合弹性梁连接。
与相关技术相比，本发明加速度传感器中，所述传感单元包括采用通过锚块固定于所述基座的至少两个跷跷板结构，并使跷跷板结构位于所述外侧耦合单元的内侧，相邻的跷跷板结构通过内侧耦合单元连接，用于使所述跷跷板结构沿第三方向(Z轴方向)运动时产生共耦并消弱所述跷跷板结构面内的转动，通过对内侧耦合单元的设计使跷跷板结构可沿第三方向产生运动；每一跷跷板结构通过面内耦合弹性件连接至所述外侧耦合单元，用于为所述检验质量块沿所述第一方向(X轴方向)和/或所述第二方向(Y轴方向)产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构沿所述第三方向的运动共耦，通过对面内耦合弹性件的设计使得外侧耦合单元可产生第一方向和/或第二方向的线性运动；面内位移检测装置设置于所述检验质量块，用于检测所述检验质量块沿所述第一方向产生的线性运动，和/或用于检测所述检验质量块沿所述第二方向产生的线性运动；面外位移检测装置设置于所述外侧耦合单元和/或跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元，用于检测所述跷跷板结构沿所述第三方向产生的运动，实现了多轴检测功能。因所述检验质量块贴合固定于所述外侧耦合单元或所述内侧耦合单元或所述跷跷板结构，则通过上述结构设置后，所述跷跷板结构作为所述检验质量块的支撑结构，使检验质量块在面内方向(Z方向)加速度作用下沿Z轴运动，这种运动位移极大程度提高了位移检测的线性度；而至少两个跷跷板结构构成的双耦合结构使跷跷板结构的转动共耦，抑制了跷跷板结构的其余平动和转动模态，进一步提高检测线性度和交叉抑制比。上述结构使得X/Y轴以及Z轴的多轴检测共用一个检验质量块，使检验质量块能够做更大，提高检测精度，跷跷板结构的质心接近或处于转轴，这种检验质量块的分布方式使质量更集中，结构更合理，寄生模态更少，使得本发明实施例提供的加速度传感器结构紧凑且尺寸小。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明实施例加速度传感器的立体结构示意图；
图2为本发明加速度传感器实施例一的传感单元结构示意图；
图3为本发明加速度传感器实施例一的检测模态仿真图；其中图3(a)为X轴检测模态，图3(b)为Y轴检测模态，图3(c)为Z轴检测模态；
图4为本发明加速度传感器实施例二的传感单元结构示意图；
图5为本发明加速度传感器实施例三的传感单元结构示意图；
图6为本发明加速度传感器实施例四的传感单元结构示意图；
图7为本发明加速度传感器实施例四的检测模态仿真图；其中图7(a)为X轴检测模态，图7(b)为Y轴检测模态，图7(c)为Z轴检测模态；
图8为本发明加速度传感器实施例五的传感单元结构示意图；
图9为本发明加速度传感器实施例六的传感单元结构示意图；
图10为本发明加速度传感器实施例七的传感单元结构示意图；
图11为本发明加速度传感器实施例七的检测模态仿真图；其中图11(a)为X轴检测模态，图11(b)为Y轴检测模态，图11(c)为Z轴检测模态；
图12为本发明加速度传感器实施例八的传感单元结构示意图；
图13为本发明加速度传感器实施例九的传感单元结构示意图；
图14为本发明加速度传感器实施例十的传感单元结构示意图；
图15为本发明加速度传感器实施例十一的传感单元结构示意图；
图16为本发明加速度传感器实施例十二的传感单元结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请同时参阅图1，本发明提供了一种加速度传感器100，包括基座1、传感单元2以及锚块3。
所述基座1的形状不限，本发明的以下实施例中以基座1呈矩形进行说明。
传感单元2设置于所述基座1上面，锚块3包括多个且位于与传感单元2同层面，多个锚块3将所述传感单元2固定于所述基座1上。
为了方便对本发明的加速度传感器100进行说明，建立X-Y-Z轴三维坐标系，定义第一方向为X轴方向、第二方向为Y轴方向，第三方向为Z轴方向，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两相互垂直。
请同时结合图1-2所示，所述传感单元2包括外侧耦合单元21，跷跷板结构22，内侧耦合单元23，面内耦合弹性件24，检验质量块25，面内位移检测装置26以及面外位移检测装置27。
所述外侧耦合单元21呈环状结构，包括沿第一方向(X轴方向)相对且间隔设置的两个第一侧梁211和沿第二方向(Y轴方向)相对且间隔设置的两个第二侧梁212。所述外侧耦合单元21叠设于所述基座1，所述第一方向与所述第二方向所在的平面与所述基座1平行。
所述跷跷板结构22包括至少两个且两两间隔设置于所述外侧耦合单元21的内侧，即，位于所述外侧耦合单元21围成的区域内并与外侧耦合单元21间隔设置，该设置可消除寄生模态，使跷跷板结构22的运动共耦。所述跷跷板结构22可以为两个及两个以上。跷跷板结构22可以是对称的，也可以是非对称的。
具体的，每一所述跷跷板结构22包括平行于所述基座1设置的两根相互间隔的扭簧221和平行于所述基座1并固定于所述扭簧221的连接梁222。所述连接梁222与所述扭簧221相互垂直，两根所述扭簧221相互靠近的一端分别连接至所述连接梁222，两根所述扭簧221相互远离的一端分别固定于所述锚块3并通过所述锚块3固定于所述基座1上。
需要说明的是，每一所述跷跷板结构22中的两根扭簧221，可以在同一直线上，也可以不在同一直线上而呈交错设置。而上述的所述连接梁222与所述扭簧221相互垂直，不限于相互呈90°的绝对垂直，还包括了扭簧221在允许范围内的小角度偏移设置情况，但其作用和工作原理相同，这是容易理解的。优选为连接梁222与所述扭簧221相互呈绝对垂直状态设置。
所述内侧耦合单元23包括内侧耦合弹性梁231，所述内侧耦合弹性梁231位于相邻的两个所述跷跷板结构22之间，并将相邻两个所述跷跷板结构22弹性连接，用于使所述跷跷板结构22沿第三方向(Z轴方向)产生运动时产生共耦并消弱所述跷跷板结构22面内的转动，因为需要的是面外的转动，不需要面内的转动，即不需要绕第三方向Z轴的转动，因此是消弱所述跷跷板结构22面内的转动。扭簧221即为第三方向转动的转轴。其中，所述第一方向(X轴方向)、所述第二方向(Y轴方向)及所述第三方向(Z轴方向)两两相互垂直。
所述检验质量块25固定于所述外侧耦合单元21或所述内侧耦合单元23或所述跷跷板结构22。所述检验质量块25用以增加提高科里奥利力，进而增强加速度传感器100的整体传感性能。
所述面内耦合弹性件24位于所述跷跷板结构22远离所述内侧耦合弹性梁231的一端，并将所述跷跷板结构22弹性连接至所述外侧耦合单元21，通过对面内耦合弹性件24的结构设计，使其为检验质量块25沿第一方向和/或第二方向产生线性运动提供挠性支撑并使所述跷跷板结构22沿所述第三方向的运动共耦。为实现上述目的，对所述面内耦合弹性件24的结构设计本身是属于容易实现的常规手段，因此不作赘述。
所述面内位移检测装置26设置于所述检验质量块25，用于检测所述检验质量块25沿所述第一方向产生的线性运动，和/或用于检测所述检验质量块25沿所述第二方向产生的线性运动，即实现X轴或Y轴方向的两个单轴检测，或实现X轴和Y轴方向的双轴检测。
所述面内位移检测装置26可以为电容位移检测结构，如，位移-电容检测装置，也可以为光学位移检测装置，如，光学干涉式位移检测装置，或强光式位移检测装置，这都是可行的。
所述面外位移检测装置27设置于所述外侧耦合单元21和/或跷跷板结22构和/或所述内侧耦合单元23，用于检测所述检验质量块25和/或所述跷跷板结构22和/或所述内侧耦合单元23沿所述第三方向产生的运动，面外位移检测装置27设置在哪个结构上，即可检测对应结构的面外运动，即沿第三方向产生的运动。从而，所述面外位移检测装置27和所述面内位移检测装置26共同实现X轴和Z轴的双轴检测，或共同实现Y轴和Z轴的双轴检测，或共同实现X轴、Y轴及Z轴的三轴检测。
所述面外位移检测装置27可以为电容位移检测结构，如，位移-电容检测装置，也可以为光学位移检测装置，如，光学干涉式位移检测装置或光强式位移检测装置，这都是可行的。
所述内侧耦合单元23其主要功能可以是使跷跷板结构22的转动共耦，抑制跷跷板结构22的其余平动和转动模态，提供惯性检测所需的检验质量，使检验质量具备面外平动模态，以及提供安装面内位移检测装置26与面外位移检测装置27的待检测端或检测端。
所述面内耦合弹性件24其主要功能是为检验质量块25的线性运动提供挠性支撑且使跷跷板结构22沿第三方向转动共耦，抑制跷跷板结构的其余平动和转动模态，提供惯性检测所需的检验质量，使检验质量具备面外平动模态，以及提供安装面内位移检测装置26与面外位移检测装置27的检测端或待检测端。
本发明上述结构的加速度传感器100，采用了两个或两个以上的跷跷板结构22作为检验质量块25的支撑结构，使检验质量块25在面内方向(即Z轴方向)加速度作用下沿Z轴产生线性运动，这种线性位移不仅有利于提高电容位移检测的线性度，也有利于其余非电容的检测方式的线性度提升，比如光学位移检测。
而采用了双耦合结构使跷跷板结构22的转动共耦，抑制了跷跷板结构22的其余平动和转动模态，提高了检测交叉抑制比。交叉抑制比即交叉轴的抑制比，其表征的是测量轴受其余非侧梁轴加速度的抗干扰能力，主要由寄生模态引起，因此抑制了跷跷板结构22的其余模态可以提高交叉抑制比。
通过设计内侧耦合弹性梁231和/或面内耦合弹性件24，使检验质量块25同时具备X轴方向，或Y轴方向，或X轴方向与Y轴方向的线性运动模态，这种线性位移不仅有利于提高电容位移检测结构的检测线性度，还有利于其余非电容的检测方式的线性度提升，比如光学位移检测。
本发明的加速度传感器100实现了X轴和/或Y轴以及Z轴的多轴检测共用一个检验质量块25，使检验质量块25能够做更大，提高检测精度。跷跷板结构22的质心接近或处于转轴，检验质量块25的这种分布方式使其质量更集中，结构更合理，寄生模态更少，且本发明实施例提供的加速度传感器100的结构紧凑且尺寸小。
需要说明的是，检验质量块25主要分布在外侧耦合单元21上，也可以是分布在内侧耦合单元23或所述跷跷板结构22。检验质量块25，位于所述内侧耦合单元23或者外侧耦合单元21或者跷跷板结构22上，通过对内侧耦合弹性梁231和面内耦合弹性件24的结构设计，使检验质量块25具备垂直于基座1平面的面内方向(X轴方向/Y轴方向)线性运动的模态以及平行于基座1平面的一个或两个自由度的线性运动的模态，几个模态下检验质量块25的运动方向相互垂直，使检验质量块25在面内加速度作用下沿垂直于基座1平面的面内方向(X轴方向/Y轴方向)线性运动，在面外加速度作用下沿平行于基座1平面的面外方向(Z轴方向)线性运动。一个或多个面内位移检测装置26，检测面内(X轴/Y轴)加速度造成的跷跷板结构22的转动或者检验质量块25的面内线性运动；一个或多个面外位移检测装置27，检测面外(Z轴方向)加速度造成的检验质量块25一个自由度或两个自由度的面外线性运动。
本发明的实施例中，以将所述检验质量块25固定于所述外侧耦合单元21为例进行说明。面内位移检测装置26及面外位移检测装置27均为位移-电容检测装置为例进行说明。
实施例一
请结合图1-2，所述面内位移检测装置26为位移-电容检测装置，包括用于检测所述检验质量块25沿所述第一方向产生线性运动的多个X轴面内位移检测装置261和用于检测所述检验质量块25沿所述第二方向产生线性运动的多个Y轴面内位移检测装置262。
每一所述X轴面内位移检测装置261包括固定于检验质量块25上的第一X轴电容极板2611和锚在所述基座1上并与所述第一X轴电容极板2611形成检测电容结构的第二X轴水平电容极板2612。
或者，每一所述X轴面内位移检测装置261包括位于所述检验质量块25上的第一X轴电容极板2611、锚在所述基座1上并与所述第一X轴电容极板2611形成检测电容结构的第二X轴电容极板2612，以及锚在所述基座1上并与所述第一X轴电容极板2611形成检测电容结构并与所述第二X轴电容极板2612差分布置的第三X轴水平电容极板2613。第三X轴水平电容极板2613的设置可有效增加检测电容结构的灵敏度。
所述第一X轴电容极板2611设置于所述检验质量块25且沿所述第二方向延伸，所述第二X轴电容极板2612和所述第三X轴电容极板2613也沿第二方向延伸，所述第二X轴电容极板2612与所述第三X轴电容极板2613沿所述第一方向呈相对间隔。当然，所述第二X轴电容极板2612和第三X轴电容极板2613也可设置于腔盖CAP上，只要和第一X轴电容极板2611形成电容结构即可，其原理一样。
每一所述Y轴面内位移检测装置262包括位于检测质量块25上的第一Y轴电容极板2621和锚在所述基座1上并与所述第一Y轴电容极板2621配合形成检测电容结构的第二Y轴电容极板2622。
或者，每一所述Y轴面内位移检测装置262包括位于所述检验质量块25上的第一Y轴电容极板2621、锚在所述基座1上并与所述第一Y轴电容极板2621形成检测电容结构的第二Y轴电容极板2622，以及锚在所述基座1上并与所述第一Y轴电容极板2621形成检测电容结构并与所述第二Y轴电容极板2622差分布置的第三Y轴水平电容极板2623。第三Y轴水平电容极板2623的设置可有效增加检测电容结构的灵敏度。
所述第一Y轴电容极板2621设置于所述检验质量块25且沿所述第一方向延伸，所述第二Y轴电容极板2622和所述第三Y轴电容极板2623也沿第一方向延伸，所述第二Y轴电容极板2622与所述第三Y轴电容极板2623沿所述第一方向呈相对间隔。
当然，所述第二Y轴电容极板2622和第三Y轴电容极板2623也可设置于腔盖CAP上，只要和第一Y轴电容极板2621形成电容结构即可，其原理一样。
所述面外位移检测装置27为位移-电容检测装置，每一所述面外位移检测装置27包括设置于所述外侧耦合单元21和/或跷跷板结构22和/或内侧耦合单元23沿第三方向其中一侧的第一Z轴电容极板271、以及锚在基座1上并与所述第一Z轴电容极板271配合形成检测电容结构的第二Z轴电容极板(图未示)。所述第二Z轴电容极板固定于所述基座1并与所述第一Z轴电容极板271沿所述第三方向呈相对间隔。
或者，每一所述面外位移检测装置27包括设置于所述外侧耦合单元21和/或所述跷跷板结构22和/或所述内侧耦合单元23沿所述第三方向的其中一侧的第一Z轴电容极板271、锚在所述基座1上并与所述第一Z轴电容极板271形成检测电容结构的第二Z轴电容极板(图未示)，以及设置于所述外侧耦合单元21和/或所述跷跷板结构22和/或所述内侧耦合单元23沿所述第三方向的其中另一侧并与所述第二Z轴电容极板形成检测电容结构且与所述第一Z轴电容极板271差分布置的第三Z轴水平电容极板(图未示)。第三Z轴水平电容极板的设置可有效增加检测电容结构的灵敏度。
本实施方式中，所述第一Z轴电容极板271分别固定于所述连接梁222的两端。所述第二Z轴水平电容极板和所述第三Z轴水平电容极板也可设置于腔盖CAP上，只要和第一Z轴水平电容极板271形成电容结构即可，其原理一样。
本实施例提供了三轴电容式的加速度传感器，通过设计面内耦合弹性件24的弹簧结构，使检验质量块25同时具备X轴、Y轴方向的线性运动模态，第一X轴电容极板2611和第二X轴电容极板检测X轴方向加速度造成的检验质量块25在X轴方向线性位移；第一Y轴电容极板2621和第二Y轴电容极板检测Y轴方向加速度造成的检验质量块25在Y轴方向线性位移；第一Z轴电容极板271检测面内加速度造成的检验质量块25沿Z轴方向运动导致的跷跷板结构22转动，由于此实施例中用于Z轴检测的面外位移检测装置27布置在靠近转轴两侧的区域，因此，本实施例中转动到电容变化的增益不会太高。具体的X轴、Y轴及Z轴的检测模态参图3所示，其中，图3(a)为X轴检测模态，图3(b)为Y轴检测模态，图3(c)为Z轴检测模态。
实施例二
参图4所示，本实施方式与上述实施例一基本相同，不同的是，本实施例中，传感单元42为所述面外位移检测装置427和所述面内位移检测装置426共同实现X轴和Z轴的双轴检测。即，面内位移检测装置426只设置X轴面内位移检测装置4261，不设置Y轴面内位移检测装置。使检验质量块425同时具备X轴和Z轴的线性运动模态，X轴面内位移检测装置4261检测X方向加速度造成的检验质量块425在X轴方向线性位移，面外位移检测装置427检测面内加速度造成的检验质量块425在Z轴方向运动导致的跷跷板结构422转动，由于此实施例中用于Z轴检测的面外位移检测装置427布置在靠近转轴两侧的区域，因此此实施例中转动到电容变化的增益不会太高。
除此之外，其它结构与实施例一均相同，在些不再赘述。
具体的，所述面内位移检测装置426包括多个所述X轴面内位移检测装置4261；位于两个所述第二侧梁4212的所述检验质量块425上均设有沿所述第三方向(Z轴)贯穿其上的多个相互间隔的第一通口401，每一所述第一通口401内设置一个所述第一X轴电容极板42611并固定于所述检验质量块425，每一所述第二X轴电容极板42612，或，一个所述第二X轴电容极板42612和与其形成差分布置的一个所述第三X轴电容极板42613由所述基座延伸至其中同一个所述第一通口401内。当然，上述结构并不是限于检验质量块425只位于第二侧梁4212，而是指位于第二侧梁4212上的检验质量块425部分。
所述面内耦合弹性件424包括第一弹性件4241，所述第一弹性件4241位于所述跷跷板结构422与所述第一侧梁4211之间且将二者弹性连接，用于为所述检验质量块425沿所述第一方向产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构422沿所述第三方向的运动共耦。
实施例三
参图5所示，本实施方式与上述实施例一基本相同，不同的是，本实施例中，传感单元52为所述面外位移检测装置527和所述面内位移检测装置526共同实现Y轴和Z轴的双轴检测。即，面内位移检测装置526只设置Y轴面内位移检测装置5262，不设置X轴面内位移检测装置，使检验质量块525同时具备Y轴和Z轴的线性运动模态，Y轴面内位移检测装置5262检测Y方向加速度造成的检验质量块525在Y方向线性位移，面外位移检测装置527检测面内加速度造成的检验质量块525在Z轴方向运动导致的跷跷板结构522转动，由于此实施例中面外位移检测装置527布置在靠近转轴两侧的区域，因此此实施例中转动到电容变化的增益不会太高。
除此之外，其它结构与实施例一均相同，在些不再赘述。
具体的，所述面内位移检测装置526包括多个所述Y轴面内位移检测装置5262。位于两个所述第一侧梁5211的所述检验质量块525上设有沿所述第三方向贯穿其上的多个相互间隔的第二通口501，每一所述第二通口501内设置一个所述第一Y轴电容极板52621并固定于所述检验质量块525，每一所述第二Y轴电容极板52622，或，一个所述第二Y轴电容极板52622和与其形成差分布置的一个所述第三Y轴电容极板62623由所述基座延伸至其中同一个所述第二通口501内。
所述面内耦合弹性件524包括第二弹性件5242，所述第二弹性件5242位于所述跷跷板结构522与所述第二侧梁5212之间且将二者弹性连接，用于为所述检验质量块525沿所述第二方向产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构522沿所述第三方向的运动共耦。
需要说明的是，实施例一中的X轴面内位移检测装置261和Y轴面内位移检测装置262分别与实施例二的X轴面内位移检测装置4261的结构设置以及实施例三的Y轴面内位移检测装置5262的结构设置相同。
实施例四
参图6所示，本实施方式与上述实施例一基本相同，不同的是，传感单元62中对跷跷板结构622进行优化，采用了相互嵌套的设计，使得面外位移检测装置627离转轴(扭簧6221)更远以获得更大得增益。需要说明的是，并不严格限定跷跷板结构622沿转轴对称，也可以使非对称的，但是主要的惯性检验质量结构的分布与实施例一样。
除此之外，其它结构与实施例一均相同，在些不再赘述。
具体的，所述跷跷板结构622包括两个且相互形成嵌套结构，分别定义为第一跷跷板结构(图6中左侧跷跷板结构)和第二跷跷板结构(图6中右侧跷跷板结构)。所述外侧耦合单元621还包括分别由两个所述第二侧梁6212向所述第一跷跷板结构延伸的第一外侧耦合梁6213以及向所述第二跷跷板结构延伸的第二外侧耦合梁6214。所述第一跷跷板结构的所述扭簧6221与所述第二跷跷板结构的所述扭簧6221均平行于所述第二方向设置且沿所述第二方向相互交错，所述第一跷跷板结构的所述连接梁6222的两端及所述第二跷跷板结构的所述连接梁6222的两端均设有所述第一Z轴电容极板6271。
所述第一外侧耦合梁6213延伸至所述第一跷跷板结构的所述扭簧6221远离所述第二跷跷板结构的一侧且相互间隔，所述第二外侧耦合梁6214延伸至所述第二跷跷板结构的所述扭簧6221远离所述第一跷跷板结构的一侧且相互间隔。
设置于所述第一跷跷板结构并靠近所述第二跷跷板结构的所述第一Z轴电容极板6271，位于所述第二跷跷板结构的所述扭簧6221靠近所述第一跷跷板结构的一侧且相互间隔；设置于所述第二跷跷板结构并靠近所述第一跷跷板结构的所述第一Z轴电容极板6271，位于所述第一跷跷板结构的所述扭簧6221靠近所述第二跷跷板结构的一侧且相互间隔，以形成两个所述第一Z轴电容极板6271的嵌套设置。
所述内侧耦合弹性梁6231位于形成嵌套设置的两个所述第一Z轴电容极板6271之间，并将所述第一跷跷板结构的所述连接梁6222与所述第二跷跷板结构的所述连接梁6222弹性连接。
面内位移检测装置626以及面外位移检测装置627的设置与实施例一相同，其中，面内位移检测装置626可以仅设X轴面内位移检测装置6261，实现X轴与Z轴的两轴检测，也可以仅设Y轴面内位移检测装置6262，实现Y轴与Z轴的两轴检测，还可以同时设置X轴面内位移检测装置6261和Y轴面内位移检测装置6262，实现X轴、Y轴以及Z轴的三轴检测。其原理与实施例一相同。
本实施方式中，面内位移检测装置626包括X轴面内位移检测装置6261和Y轴面内位移检测装置6262，具体的X轴、Y轴及Z轴的检测模态参图7所示，其中，图7(a)为X轴检测模态，图7(b)为Y轴检测模态，图7(c)为Z轴检测模态。
更优的，所述面内位移检测装置626包括用于检测所述检验质量块625沿所述第一方向产生线性运动的X轴面内位移检测装置6261时，所述X轴面内位移检测装置6261还设置于所述第一外侧耦合梁6213及所述第二外侧耦合梁6214。
具体的，所述检验质量块625还设置于所述第一外侧耦合梁6213及所述第二外侧耦合梁6214，且位于所述第一外侧耦合梁6213及所述第二外侧耦合梁6214的所述检验质量块625上设有沿所述第三方向贯穿其上所述第一通口6401，所述第一通口6401的内侧设置所述第一X轴电容极板62611，每一所述第二X轴电容极板62612，或，一个所述第二X轴电容极板62612和与其形成差分布置的一个所述第三X轴电容极板62613由所述基座延伸至同一个所述第一通口6401内。
实施例五
参图8所示，本实施例与实施例四基本相同，不同在于，本实施方式的传感单元72中，面内位移检测装置726仅包括用于检测所述检验质量块725沿所述第一方向产生线性运动的X轴面内位移检测装置7261，即实现X轴和Z轴的两轴检测。
除此之外，其它结构与实施例四相同，在此不再赘述。
实施例六
参图9所示，本实施例与实施例四基本相同，不同在于，本实施方式的传感单元82中，面内位移检测装置826仅包括用于检测所述检验质量块825沿所述第二方向产生线性运动的Y轴面内位移检测装置8262，即实现Y轴和Z轴的两轴检测。
除此之外，其它结构与实施例四相同，在此不再赘述。
实施例七
参图10所示，本实施方式与实施例一基本相同，不同在于，本实施方式的传感单元92中，去除了跷跷板结构922上的面外位移检测装置927，而将面外位移检测装置927布置在内侧与外侧耦合结构上，即布置在外侧耦合单元921与内侧耦合单元923。这样面外位移检测装置927在面内加速度作用下沿Z轴平动，提高了检测的线性度。同时，面外位移检测装置927分布在跷跷板结构922末端使其具有最大位移，进而使其具备更大的增益。
除此之外，其它结构与实施例一相同，在此不再赘述。
具体的，所述跷跷板结构922包括两个且沿所述第一方向并排设置。
所述外侧耦合单元921还包括外侧耦合壁9213，每一个所述第二侧梁9212分别向两个所述跷跷板结构延伸形成两个所述外侧耦合壁9213。
所述内侧耦合单元923还包括分别固定于所述内侧耦合弹性梁9231沿所述第二方向的两端的两个内侧耦合壁9232，所述内侧耦合壁9232与所述跷跷板结构922及所述外侧耦合单元921均间隔设置。
所述第一Z轴电容极板9271分别设置于所述外侧耦合壁9213和所述内侧耦合壁9232。
更优的，每一个所述内侧耦合壁9232设置两个所述第一Z轴电容极板9271且间隔分布于对应的所述内侧耦合壁9232沿所述第一方向的两端。设置于同一所述内侧耦合壁9232两端的两个所述第一Z轴电容极板9271位于由同一所述第二侧梁9212延伸形成的两个所述外侧耦合壁9213之间。
面内位移检测装置926以及面外位移检测装置927的设置与实施例一相同，其中，面内位移检测装置926可以仅设X轴面内位移检测装置9261，实现X轴与Z轴的两轴检测，也可以仅设Y轴面内位移检测装置9262，实现Y轴与Z轴的两轴检测，还可以同时设置X轴面内位移检测装置9261和Y轴面内位移检测装置9262，实现X轴、Y轴以及Z轴的三轴检测。其原理与实施例一相同。
本实施方式中，面内位移检测装置926包括X轴面内位移检测装置9261和Y轴面内位移检测装置9262，具体的X轴、Y轴及Z轴的检测模态参图11所示，其中，图11(a)为X轴检测模态，图11(b)为Y轴检测模态，图11(c)为Z轴检测模态。
实施例八
参图12所示，本实施例与实施例七基本相同，不同在于，本实施方式的传感单元102中，面内位移检测装置1026仅包括用于检测所述外侧耦合单元1021沿所述第一方向产生线性运动的X轴面内位移检测装置10261，即实现X轴和Z轴的两轴检测。
除此之外，其它结构与实施例七相同，在此不再赘述。
实施例九
参图13所示，本实施例与实施例七基本相同，不同在于，本实施方式的传感单元112中，面内位移检测装置1126仅包括用于检测所述外侧耦合单元1121沿所述第二方向产生线性运动的Y轴面内位移检测装置11262，即实现Y轴和Z轴的两轴检测。
除此之外，其它结构与实施例七相同，在此不再赘述。
实施例十
参图14所示，本实施例与实施例一基本相同，不同在于，传感单元122采用了四个跷跷板结构1222作为支撑，这种四个跷跷板结构1222的布置使结构更合理，更好的抑制非敏感轴模态的运动，使得加速度传感器具备更好的交叉轴模态抑制能力，同时更多的电容极板提供更大的增益。
具体的，所述外侧耦合单元1221呈正方形，所述跷跷板结构1222包括四个且呈矩阵排列于所述外侧耦合单元1221内。所述内侧耦合弹性梁12231位于四个所述跷跷板结构1222的中间并将四个所述跷跷板结构1222弹性连接。每两个所述跷跷板结构1222为一组并位于所述外侧耦合单元1221的其中一条对角线上，且该组所述跷跷板结构1222的所述连接梁12222平行于该条对角线。
除此之外，其它结构与实施例一相同，在此不再赘述。
实施例十一
参图15所示，本实施例与实施例十基本相同，不同在于，传感单元132中，在实施例十的基础上，拉开了面外位移检测装置1327中加速度检测的第一Z轴电容极板13271的距离，使第一Z轴电容极板13271离转轴更远，具备更大的增益。
具体的，所述跷跷板结构1322包括四个且相互形成嵌套结构，沿顺时针依次定义为第一跷跷板结构、第二跷跷板结构、第三跷跷板结构以及第四跷跷板结构。所述外侧耦合单元1321还包括分别由两个所述第一侧梁13211的内侧及两个所述第二侧梁13212内侧向外凹陷的四个收容槽13213。当然，检验质量块布置于外侧耦合单元1321时，也可理解为收容槽13213为检验质量块凹陷形成，这是容易理解的。
所述第一跷跷板结构的所述扭簧13221a与所述第三跷跷板结构的所述扭簧13221c均平行于所述第一方向设置且沿所述第二方向相互交错。
所述第一跷跷板结构的所述连接梁13222a的两端均设有所述第一Z轴电容极板13271，其中一端的所述第一Z轴电容极板13271位于其中一个所述第二侧梁13212凹陷形成的所述收容槽13213内，另一端的所述第一Z轴电容极板13271位于所述外侧耦合单元1321的内侧。
所述第三跷跷板结构的所述连接梁13222c的两端均设有所述第一Z轴电容极板13271，其中一端的所述第一Z轴电容极板13271位于其中另一个所述第二侧梁13212凹陷形成的所述收容槽13213内，另一端的所述第一Z轴电容极板13271位于所述外侧耦合单元1321的内侧。
所述第一跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板13271的共同组合结构，与所述第三跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板13271的共同组合结构，关于所述外侧耦合单元1321的几何中心呈中心对称。
同理，所述第二跷跷板结构的所述扭簧13221b与所述第四跷跷板结构的所述扭簧13221d均平行于所述第二方向设置且沿所述第一方向相互交错。
所述第二跷跷板结构的所述连接梁13222b的两端均设有所述第一Z轴电容极板13271，其中一端的所述第一Z轴电容极板13271位于其中一个所述第一侧梁13211凹陷形成的所述收容槽13213内，另一端的所述第一Z轴电容极板13271位于所述外侧耦合单元1321的内侧。
所述第四跷跷板结构的所述连接梁13222d的两端均设有所述第一Z轴电容极板13271，其中一端的所述第一Z轴电容极板13271位于其中另一个所述第一侧梁13211凹陷形成的所述收容槽13213内，另一端的所述第一Z轴电容极板13271位于所述外侧耦合单元1321的内侧。
所述第二跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板13271的共同组合结构，与所述第四跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板13271的共同组合结构，关于所述外侧耦合单元1321的几何中心呈中心对称。
位于所述外侧耦合单元1321内侧的四个所述第一Z轴电容极板13271依次排列呈矩阵。
除上述区别外，其它结构与实施例十相同，在此不再赘述。
实施例十二
参图16所示，本实施例与实施例十一基本相同，不同在于，传感单元142中，在实施例十一的基础上，去除了跷跷板结构1422上的第一Z轴电容极板14271，将面外位移检测装置1427的第一Z轴电容极板14271分别布置在内侧与外侧耦合结构上，即布置在外侧耦合单元1421与内侧耦合单元1423。这样第一Z轴电容极板14271在面内加速度作用下沿Z轴平动，提高了检测的线性度。同时，第一Z轴电容极板14271分布在跷跷板结构1422末端使其具有最大位移，进而使其具备更大的增益。
具体的，所述跷跷板结构1422包括四个且沿顺时针依次定义为第一跷跷板结构、第二跷跷板结构、第三跷跷板结构以及第四跷跷板结构。所述外侧耦合单元1421还包括分别由两个所述第一侧梁14211的内侧及两个所述第二侧梁14212内侧向外凹陷的四个收容槽14213。
所述第一跷跷板结构的所述扭簧14221a与所述第三跷跷板结构的所述扭簧14221c均平行于所述第一方向设置且沿所述第二方向相互交错。
所述第一跷跷板结构的所述连接梁14222a的其中一端延伸至其中一个所述第二侧梁14212凹陷形成的所述收容槽14213内，其中另一端延伸至所述外侧耦合单元1421的内侧。
所述第三跷跷板结构的所述连接梁14222c的其中一端延伸至另一个所述第二侧梁14212凹陷形成的所述收容槽14213内，其中另一端延伸至所述外侧耦合单元1421的内侧。
所述第一跷跷板结构与所述第三跷跷板结构关于所述外侧耦合单元1421的几何中心呈中心对称。
同理，所述第二跷跷板结构的所述扭簧14221b与所述第四跷跷板结构的所述扭簧14221d均平行于所述第二方向设置且沿所述第一方向相互交错。
所述第二跷跷板结构的所述连接梁14222b的其中一端延伸至其中一个所述第一侧梁14211凹陷形成的所述收容槽14213内，另一端延伸至所述外侧耦合单元1421的内侧。
所述第四跷跷板结构的所述连接梁14222d的其中一端延伸至其中另一个所述第一侧梁14211凹陷形成的所述收容槽14213内，其中另一端延伸至所述外侧耦合单元1421的内侧。
所述第二跷跷板结构与所述第四跷跷板结构关于所述外侧耦合单元1421的几何中心呈中心对称。
所述第一Z轴电容极板14271分别设置于所述外侧耦合单元1421以及所述外侧耦合单元1421的内侧，位于所述外侧耦合单元1421内侧的所述第一Z轴电容极板14271位于四个所述跷跷板结构1422相互靠近的一端之间，且分别与四个所述跷跷板结构1422通过所述内侧耦合弹性梁14231连接。
除上述区别外，其它结构与实施例十一相同，在此不再赘述。
与相关技术相比，本发明加速度传感器中，所述传感单元包括采用通过锚块固定于所述基座的至少两个跷跷板结构，并使跷跷板结构位于所述外侧耦合单元的内侧，相邻的跷跷板结构通过内侧耦合单元连接，用于使所述跷跷板结构沿第三方向(Z轴方向)运动时产生共耦并消弱所述跷跷板结构面内的转动，通过对内侧耦合单元的设计使跷跷板结构可沿第三方向产生运动；每一跷跷板结构通过面内耦合弹性件连接至所述外侧耦合单元，用于为所述检验质量块沿所述第一方向(X轴方向)和/或所述第二方向(Y轴方向)产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构沿所述第三方向的运动共耦，通过对面内耦合弹性件的设计使得外侧耦合单元可产生第一方向和/或第二方向的线性运动；面内位移检测装置设置于所述检验质量块，用于检测所述检验质量块沿所述第一方向产生的线性运动，和/或用于检测所述检验质量块沿所述第二方向产生的线性运动；面外位移检测装置设置于所述外侧耦合单元和/或跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元，用于检测所述跷跷板结构沿所述第三方向产生的运动，实现了多轴检测功能。因所述检验质量块贴合固定于所述外侧耦合单元或所述内侧耦合单元或所述跷跷板结构，则通过上述结构设置后，所述跷跷板结构作为所述检验质量块的支撑结构，使检验质量块在面内方向(Z方向)加速度作用下沿Z轴运动，这种运动位移极大程度提高了位移检测的线性度；而至少两个跷跷板结构构成的双耦合结构使跷跷板结构的转动共耦，抑制了跷跷板结构的其余平动和转动模态，进一步提高检测线性度和交叉抑制比。上述结构使得X/Y轴以及Z轴的多轴检测共用一个检验质量块，使检验质量块能够做更大，提高检测精度，跷跷板结构的质心接近或处于转轴，这种检验质量块的分布方式使质量更集中，结构更合理，寄生模态更少，使得本发明实施例提供的加速度传感器结构紧凑且尺寸小。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种加速度传感器，包括基座、设置于所述基座上面的传感单元、以及固定于所述基座并位于与所述传感单元相同层面的多个锚块，所述锚块将所述传感单元固定于所述基座上，其特征在于，所述传感单元包括：
外侧耦合单元，所述外侧耦合单元呈环状结构，包括沿第一方向相对且间隔设置的两个第一侧梁和沿第二方向相对且间隔设置的两个第二侧梁，所述外侧耦合单元叠设于所述基座；所述第一方向与所述第二方向所在的平面与所述基座平行；
跷跷板结构，所述跷跷板结构包括至少两个且两两间隔设置于所述外侧耦合单元的内侧；每一所述跷跷板结构包括平行于所述基座设置的两根相互间隔的扭簧和平行于所述基座并固定于所述扭簧的连接梁，所述连接梁与所述扭簧相互垂直，两根所述扭簧相互靠近的一端分别连接至所述连接梁，两根所述扭簧相互远离的一端分别固定于两个所述锚块并通过所述锚块固定于所述基座上；
内侧耦合单元，所述内侧耦合单元包括内侧耦合弹性梁，所述内侧耦合弹性梁位于相邻的两个所述跷跷板结构之间，并将相邻两个所述跷跷板结构弹性连接，用于使所述跷跷板结构沿第三方向产生运动时产生共耦并消弱所述跷跷板结构面内的转动；其中，所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向两两相互垂直；
检验质量块，所述检验质量块固定于所述外侧耦合单元或所述内侧耦合单元或所述跷跷板结构；
面内耦合弹性件，所述面内耦合弹性件位于所述跷跷板结构远离所述内侧耦合弹性梁的一端，并将所述跷跷板结构弹性连接至所述外侧耦合单元，用于为所述检验质量块沿所述第一方向和/或所述第二方向产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构沿所述第三方向的运动共耦；
面内位移检测装置，所述面内位移检测装置设置于所述检验质量块，用于检测所述检验质量块沿所述第一方向产生的线性运动，和/或用于检测所述检验质量块沿所述第二方向产生的线性运动；以及
面外位移检测装置，所述面外位移检测装置设置于所述外侧耦合单元和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元，用于检测所述检验质量块和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元沿所述第三方向产生的运动。
2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述检验质量块固定于所述外侧耦合单元。
3.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述面内位移检测装置为位移-电容检测装置或光学位移检测装置；所述面外位移检测装置为位移-电容检测装置或光学位移检测装置。
4.根据权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于，所述面内位移检测装置为位移-电容检测装置，包括用于检测所述检验质量块沿所述第一方向产生线性运动的多个X轴面内位移检测装置，和/或用于检测所述检验质量块沿所述第二方向产生线性运动的多个Y轴面内位移检测装置；
每一所述X轴面内位移检测装置包括位于所述检验质量块上的第一X轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一X轴电容极板形成检测电容结构的第二X轴电容极板；或，
每一所述X轴面内位移检测装置包括位于所述检验质量块上的第一X轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一X轴电容极板形成检测电容结构的第二X轴电容极板，以及锚在所述基座上并与所述第一X轴电容极板形成检测电容结构并与所述第二X轴电容极板差分布置的第三X轴水平电容极板；
所述第一X轴电容极板沿所述第二方向延伸，所述第二X轴电容极板与所述第三X轴水平电容极板沿所述第一方向呈相对间隔；
每一所述Y轴面内位移检测装置包括位于所述检验质量块上的第一Y轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一Y轴电容极板形成检测电容结构的第二Y轴电容极板；或，
每一所述Y轴面内位移检测装置包括位于所述检验质量块上的第一Y轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一Y轴电容极板形成检测电容结构的第二Y轴电容极板，以及锚在所述基座上并与所述第一Y轴电容极板形成检测电容结构并与所述第二Y轴电容极板差分布置的第三Y轴水平电容极板；
所述第一Y轴电容极板沿所述第一方向延伸，所述第二Y轴电容极板与所述第三Y轴水平电容极板沿所述第二方向呈相对间隔。
5.根据权利要求3或4所述的加速度传感器，其特征在于，所述面外位移检测装置为位移-电容检测装置，每一所述面外位移检测装置包括设置于所述外侧耦合单元和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元沿第三方向其中一侧的第一Z轴电容极板、以及锚在所述基座上并与所述第一Z轴电容极板配合形成检测电容结构的第二Z轴电容极板；或，
所述面外位移检测装置为位移-电容检测装置，每一所述面外位移检测装置包括设置于所述外侧耦合单元和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元沿所述第三方向的其中一侧的第一Z轴电容极板、锚在所述基座上并与所述第一Z轴电容极板形成检测电容结构的第二Z轴电容极板，以及设置于所述外侧耦合单元和/或所述跷跷板结构和/或所述内侧耦合单元沿所述第三方向的其中另一侧并与所述第二Z轴电容极板形成检测电容结构且与所述第一Z轴电容极板差分布置的第三Z轴水平电容极板。
6.根据权利要求5所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一Z轴电容极板分别固定于所述跷跷板结构的所述连接梁的两端。
7.根据权利要求4所述的加速度传感器，其特征在于，所述面内位移检测装置包括多个所述X轴面内位移检测装置；位于两个所述第二侧梁的所述检验质量块上设有沿所述第三方向贯穿其上的多个相互间隔的第一通口，每一所述第一通口内设置一个所述第一X轴电容极板并固定于所述检验质量块；每一所述第二X轴电容极板，或，一个所述第二X轴电容极板和与其形成差分布置的一个所述第三X轴电容极板由所述基座延伸至其中同一个所述第一通口内。
8.根据权利要求7所述的加速度传感器，其特征在于，所述面内耦合弹性件包括第一弹性件，所述第一弹性件位于所述跷跷板结构与所述第一侧梁之间且将二者弹性连接，用于为所述检验质量块沿所述第一方向产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构沿所述第三方向的运动共耦。
9.根据权利要求4所述的加速度传感器，其特征在于，所述面内位移检测装置包括多个所述Y轴面内位移检测装置；位于两个所述第一侧梁的所述检验质量块上设有沿所述第三方向贯穿其上的多个相互间隔的第二通口，每一所述第二通口内设置一个所述第一Y轴电容极板并固定于所述检验质量块；每一所述第二Y轴电容极板，或，一个所述第二Y轴电容极板和与其形成差分布置的一个所述第三Y轴电容极板由所述基座延伸至其中同一个所述第二通口内。
10.根据权利要求9所述的加速度传感器，其特征在于，所述面内耦合弹性件包括第二弹性件，所述第二弹性件位于所述跷跷板结构与所述第二侧梁之间且将二者弹性连接，用于为所述检验质量块沿所述第二方向产生线性运动时提供挠性支撑并使所述跷跷板结构沿所述第三方向的运动共耦。
11.根据权利要求6所述的加速度传感器，其特征在于，所述跷跷板结构包括两个且相互形成嵌套结构，分别定义为第一跷跷板结构和第二跷跷板结构；所述外侧耦合单元还包括分别由两个所述第二侧梁向所述第一跷跷板结构延伸的第一外侧耦合梁以及向所述第二跷跷板结构延伸的第二外侧耦合梁；所述第一跷跷板结构的所述扭簧与所述第二跷跷板结构的所述扭簧皆平行于所述第二方向设置且沿所述第二方向相互交错，所述第一跷跷板结构的所述连接梁的两端及所述第二跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板；
所述第一外侧耦合梁延伸至所述第一跷跷板结构的所述扭簧远离所述第二跷跷板结构的一侧且相互间隔，所述第二外侧耦合梁延伸至所述第二跷跷板结构的所述扭簧远离所述第一跷跷板结构的一侧且相互间隔；
设置于所述第一跷跷板结构并靠近所述第二跷跷板结构的所述第一Z轴电容极板，位于所述第二跷跷板结构的所述扭簧靠近所述第一跷跷板结构的一侧且相互间隔；设置于所述第二跷跷板结构并靠近所述第一跷跷板结构的所述第一Z轴电容极板，位于所述第一跷跷板结构的所述扭簧靠近所述第二跷跷板结构的一侧且相互间隔，以形成两个所述第一Z轴电容极板的嵌套设置；
所述内侧耦合弹性梁位于形成嵌套设置的两个所述第一Z轴电容极板之间，并将所述第一跷跷板结构的所述连接梁与所述第二跷跷板结构的所述连接梁弹性连接。
12.根据权利要求11所述的加速度传感器，其特征在于，所述面内位移检测装置包括用于检测所述检验质量块沿所述第一方向产生线性运动的X轴面内位移检测装置时，所述X轴面内位移检测装置还设置于所述第一外侧耦合梁及所述第二外侧耦合梁，所述第一外侧耦合梁及所述第二外侧耦合梁皆设有所述检验质量块，且设置于所述第一外侧耦合梁及所述第二外侧耦合梁的所述检验质量块上设有沿所述第三方向贯穿其上第一通口，所述第一通口的内侧设置所述第一X轴电容极板；每一所述第二X轴电容极板，或，一个所述第二X轴电容极板和与其形成差分布置的一个所述第三X轴电容极板由所述基座延伸至其中同一个所述第一通口内。
13.根据权利要求5所述的加速度传感器，其特征在于，所述跷跷板结构包括两个且沿所述第一方向并排设置；
所述外侧耦合单元还包括外侧耦合壁，每一个所述第二侧梁分别向两个所述跷跷板结构延伸形成两个所述外侧耦合壁；
所述内侧耦合单元还包括分别固定于所述内侧耦合弹性梁沿所述第二方向的两端的两个内侧耦合壁，所述内侧耦合壁与所述跷跷板结构及所述外侧耦合单元均间隔设置；
所述第一Z轴电容极板分别设置于所述外侧耦合壁和所述内侧耦合壁。
14.根据权利要求13所述的加速度传感器，其特征在于，每一个所述内侧耦合壁设置两个所述第一Z轴电容极板且间隔分布于对应的所述内侧耦合壁沿所述第一方向的两端；设置于同一所述内侧耦合壁两端的两个所述第一Z轴电容极板位于由同一所述第二侧梁延伸形成的两个所述外侧耦合壁之间。
15.根据权利要求6所述的加速度传感器，其特征在于，所述外侧耦合单元呈正方形，所述跷跷板结构包括四个且呈矩阵排列于所述外侧耦合单元内；所述内侧耦合弹性梁位于四个所述跷跷板结构的中间并将四个所述跷跷板结构弹性连接；每两个所述跷跷板结构为一组并位于所述外侧耦合单元的其中一条对角线上，且该组所述跷跷板结构的所述连接梁平行于该条对角线。
16.根据权利要求6所述的加速度传感器，其特征在于，所述跷跷板结构包括四个且相互形成嵌套结构，沿顺时针依次定义为第一跷跷板结构、第二跷跷板结构、第三跷跷板结构以及第四跷跷板结构；所述外侧耦合单元还包括分别由两个所述第一侧梁的内侧及两个所述第二侧梁内侧向外凹陷的四个收容槽；
所述第一跷跷板结构的所述扭簧与所述第三跷跷板结构的所述扭簧均平行于所述第一方向设置且沿所述第二方向相互交错；
所述第一跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板，其中一端的所述第一Z轴电容极板位于其中一个所述第二侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端的所述第一Z轴电容极板位于所述外侧耦合单元的内侧；
所述第三跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板，其中一端的所述第一Z轴电容极板位于其中另一个所述第二侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端的所述第一Z轴电容极板位于所述外侧耦合单元的内侧；
所述第一跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板的共同组合结构，与所述第三跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板的共同组合结构，关于所述外侧耦合单元的几何中心呈中心对称；
所述第二跷跷板结构的所述扭簧与所述第四跷跷板结构的所述扭簧均平行于所述第二方向设置且沿所述第一方向相互交错；
所述第二跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板，其中一端的所述第一Z轴电容极板位于其中一个所述第一侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端的所述第一Z轴电容极板位于所述外侧耦合单元的内侧；
所述第四跷跷板结构的所述连接梁的两端均设有所述第一Z轴电容极板，其中一端的所述第一Z轴电容极板位于其中另一个所述第一侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端的所述第一Z轴电容极板位于所述外侧耦合单元的内侧；
所述第二跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板的共同组合结构，与所述第四跷跷板结构及设置于其两端的所述第一Z轴电容极板的共同组合结构，关于所述外侧耦合单元的几何中心呈中心对称；
位于所述外侧耦合单元内侧的四个所述第一Z轴电容极板依次排列呈矩阵。
17.根据权利要求6所述的加速度传感器，其特征在于，所述跷跷板结构包括四个且沿顺时针依次定义为第一跷跷板结构、第二跷跷板结构、第三跷跷板结构以及第四跷跷板结构；所述外侧耦合单元还包括分别由两个所述第一侧梁的内侧及两个所述第二侧梁内侧向外凹陷的四个收容槽；
所述第一跷跷板结构的所述扭簧与所述第三跷跷板结构的所述扭簧均平行于所述第一方向设置且沿所述第二方向相互交错；
所述第一跷跷板结构的所述连接梁的其中一端延伸至其中一个所述第二侧梁凹陷形成的所述收容槽内，其中另一端延伸至所述外侧耦合单元的内侧；
所述第三跷跷板结构的所述连接梁的其中一端延伸至另一个所述第二侧梁凹陷形成的所述收容槽内，其中另一端延伸至所述外侧耦合单元的内侧；
所述第一跷跷板结构与所述第三跷跷板结构关于所述外侧耦合单元的几何中心呈中心对称；
所述第二跷跷板结构的所述扭簧与所述第四跷跷板结构的所述扭簧均平行于所述第二方向设置且沿所述第一方向相互交错；
所述第二跷跷板结构的所述连接梁的其中一端延伸至其中一个所述第一侧梁凹陷形成的所述收容槽内，另一端延伸至所述外侧耦合单元的内侧；
所述第四跷跷板结构的所述连接梁的其中一端延伸至其中另一个所述第一侧梁凹陷形成的所述收容槽内，其中另一端延伸至所述外侧耦合单元的内侧；
所述第二跷跷板结构与所述第四跷跷板结构关于所述外侧耦合单元的几何中心呈中心对称；
所述第一Z轴电容极板分别设置于所述外侧耦合单元以及所述外侧耦合单元的内侧，位于所述外侧耦合单元内侧的所述第一Z轴电容极板位于四个所述跷跷板结构相互靠近的一端之间，且分别与四个所述跷跷板结构通过所述内侧耦合弹性梁连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115389781A (zh) * 2022-07-29 2022-11-25 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 一种加速度计
CN115436660A (zh) * 2022-08-31 2022-12-06 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 一种加速度计
CN115453146A (zh) * 2022-09-23 2022-12-09 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 电容式微机械加速度计
CN116338246B (zh) * 2023-03-16 2024-02-20 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 一种加速度计
CN117509529B (zh) * 2023-12-28 2024-03-08 苏州敏芯微电子技术股份有限公司 惯性传感器结构与惯性传感器
CN117760468B (zh) * 2024-01-05 2024-08-13 中国科学院力学研究所 用于多自由度电容位移传感器的标定装置和校准方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117907633A (zh) * 2024-01-17 2024-04-19 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 一种加速度传感器

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100944426B1 (ko) * 2005-11-22 2010-02-25 키오닉스, 인크. 3축 가속도계
US8205498B2 (en) * 2008-11-18 2012-06-26 Industrial Technology Research Institute Multi-axis capacitive accelerometer
JP6143789B2 (ja) * 2012-01-12 2017-06-07 ムラタ エレクトロニクス オサケユキチュア 耐振動性の加速度センサー構造体
CN103901228B (zh) * 2014-04-08 2017-01-04 清华大学 一种加速度计
US10473686B2 (en) * 2014-12-25 2019-11-12 Goertek Inc. Inertia measurement module and triaxial accelerometer
US10545167B2 (en) * 2015-10-20 2020-01-28 Analog Devices, Inc. Multiple-axis resonant accelerometers
US10429407B2 (en) * 2017-03-27 2019-10-01 Nxp Usa, Inc. Three-axis inertial sensor for detecting linear acceleration forces
US20190049482A1 (en) * 2017-08-10 2019-02-14 Analog Devices, Inc. Differential z-axis resonant mems accelerometers and related methods
CN107505479B (zh) * 2017-09-26 2019-08-30 华中科技大学 一种静电加速度计
US10732196B2 (en) * 2017-11-30 2020-08-04 Invensense, Inc. Asymmetric out-of-plane accelerometer
US10809277B2 (en) * 2017-12-18 2020-10-20 Nxp Usa, Inc. Single axis inertial sensor with suppressed parasitic modes
US11733263B2 (en) * 2018-09-21 2023-08-22 Analog Devices, Inc. 3-axis accelerometer
US11099207B2 (en) * 2018-10-25 2021-08-24 Analog Devices, Inc. Low-noise multi-axis accelerometers and related methods
US20210215735A1 (en) * 2018-12-05 2021-07-15 Miramems Sensing Technology Co., Ltd Three-axis accelerometer
EP3882641B1 (en) * 2020-03-18 2023-02-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. Mems accelerometer with mechanically decoupled proof mass
US11714102B2 (en) * 2021-06-08 2023-08-01 Analog Devices, Inc. Fully differential accelerometer
EP4116718A1 (en) * 2021-07-05 2023-01-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Seesaw accelerometer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117907633A (zh) * 2024-01-17 2024-04-19 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 一种加速度传感器

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