五部门关于开展2024年新能源汽车下乡活动的通知
MEMS 加速度计:使用质量弹簧阻尼结构测量加速度
来源:新能源汽车网
时间:2023-06-30 16:04:01
热度:
MEMS 加速度计:使用质量弹簧阻尼结构测量加速度 用于传感加速度的质量-弹簧-阻尼器结构如图1所示。 MEMS 技术使我们能够在同一硅芯片上实现该机械系统的非常小的版
用于传感加速度的质量-弹簧-阻尼器结构如图1所示。
MEMS 技术使我们能够在同一硅芯片上实现该机械系统的非常小的版本以及所需的信号调节电子器件,以拥有完整的传感解决方案。
图 1. 质量-弹簧-阻尼器结构。
MEMS 技术借鉴了微电子行业基于光刻的微加工技术,并将其与其他制造技术相结合,从而能够在硅芯片上创建可移动部件。
图 2. CMOS MEMS 加速度计的扫描电子显微照片 (SEM)。图片由K.Zhang提供
在上一篇文章中,我们简要提到阻尼器在加速度计操作中起着至关重要的作用。在尝试导出质量-弹簧-阻尼器系统的传递函数之前,现在是更熟悉系统的这一重要部分的好时机。
MEMS 加速度计中的阻尼机制
阻尼器对耗散力进行建模,该耗散力会减少质量-弹簧-阻尼器系统的机械能并减慢检验质量的运动。
MEMS 加速度计的主要阻尼机制之一是运动质量与周围空气分子之间发生的内摩擦。事实上,可以在极低的压力下封装基于 MEMS 的加速度计,以减少空气阻尼的影响。然而,一般来说,空气阻尼是 MEMS 加速度计能量损失的主要来源。
其他常见的阻尼来源是结构阻尼和热阻尼。
结构阻尼考虑了 MEMS 器件中使用的组件结构引起的能量损失。
热阻尼对应于MEMS结构的应力应变关系随温度变化的偏差。阻尼器施加在检验质量上的总减速力通常被建模为与检验质量的速度成比例的力。
该力作用于质量运动的相反方向,由下式给出:
其中b表示阻尼系数,v表示检验质量的速度。
请注意,当物体非常小时(微加工结构就是这种情况),空气阻力与物体的速度成正比。
一般来说,空气阻力与 物体的速度有复杂的关系。例如,大型物体(例如在空中移动的跳伞运动员)可能会受到与物体速度的平方成正比的阻力。
MEMS 技术使我们能够在同一硅芯片上实现该机械系统的非常小的版本以及所需的信号调节电子器件,以拥有完整的传感解决方案。
图 1. 质量-弹簧-阻尼器结构。
MEMS 技术借鉴了微电子行业基于光刻的微加工技术,并将其与其他制造技术相结合,从而能够在硅芯片上创建可移动部件。
微制造技术的进步有助于实现当今小型、低成本的微机械加速度计,图 2 所示就是一个例子。
图 2. CMOS MEMS 加速度计的扫描电子显微照片 (SEM)。图 2. CMOS MEMS 加速度计的扫描电子显微照片 (SEM)。图片由K.Zhang提供
在上一篇文章中,我们简要提到阻尼器在加速度计操作中起着至关重要的作用。在尝试导出质量-弹簧-阻尼器系统的传递函数之前,现在是更熟悉系统的这一重要部分的好时机。
MEMS 加速度计中的阻尼机制
阻尼器对耗散力进行建模,该耗散力会减少质量-弹簧-阻尼器系统的机械能并减慢检验质量的运动。
MEMS 加速度计的主要阻尼机制之一是运动质量与周围空气分子之间发生的内摩擦。事实上,可以在极低的压力下封装基于 MEMS 的加速度计,以减少空气阻尼的影响。然而,一般来说,空气阻尼是 MEMS 加速度计能量损失的主要来源。
其他常见的阻尼来源是结构阻尼和热阻尼。
结构阻尼考虑了 MEMS 器件中使用的组件结构引起的能量损失。
热阻尼对应于MEMS结构的应力应变关系随温度变化的偏差。阻尼器施加在检验质量上的总减速力通常被建模为与检验质量的速度成比例的力。
该力作用于质量运动的相反方向,由下式给出:
其中b表示阻尼系数,v表示检验质量的速度。
请注意,当物体非常小时(微加工结构就是这种情况),空气阻力与物体的速度成正比。
一般来说,空气阻力与 物体的速度有复杂的关系。例如,大型物体(例如在空中移动的跳伞运动员)可能会受到与物体速度的平方成正比的阻力。
-
光电晶体管的结构和特性2023-06-27
-
光电二极管的结构和特性2023-06-27
-
工信部:落实国常会精神 推动新能源汽车产业高质量发展2023-06-21
-
超级电容器结构2023-06-20
-
绿源电动车港股IPO:一车净利仅50元,产品质量不合格被监管点名2023-06-14
-
电机原理和结构2023-06-13
-
2023年5月国内汽车质量投诉指数分析报告2023-06-07
-
共建高质量充电基础设施丨华为充电网络产业分论坛成功举办2023-05-18
-
新能源车四大质量投诉出炉,开始遭人嫌?2023-05-09
-
2023年4月国内汽车质量投诉指数分析报告2023-05-09
-
零跑汽车陷入经销商反水“造假与质量”门,消费者投诉有减配行为2023-05-05
-
开关电源30多种结构对比2023-05-04
-
创维汽车主打“健康养生”却质量存忧销量欠佳,创维集团电视业务下滑明显2023-05-04
-
常见开关电源各种拓扑结构对比2023-04-24
-
雅迪业绩双增背后:营收增速再降、质量失守、高端化怎么走?2023-03-28