硅微加速度计概述

     随着MEMS技术的发展，惯性传感器件在过去的几年中成为最成功,应用最广泛的微机电系统器件之一，而微加速度计（microaccelerometer）是惯性传感器件的杰出代表。微加速度计的理论基础是牛顿第二定律，根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。结合陀螺仪（用来测角速度），构成微型惯性测量单元（MIMU），就可以对物体进行精确定位。根据这一原理，人们很早就利用加速度计和陀螺进行轮船，飞机和航天器的导航，近年来，人们又把这项技术用于汽车的自动驾驶和导弹的制导。汽车工业的迅速发展又给加速度计找到了新的应用领域，汽车的防撞气囊（Air Bag）就是利用加速度计来控制的。

    硅微加速度计的类型较多，按检测质量的运动方式来分，有角振动式和线振动式加速度计；按检测质量支承方式来分，有扭摆式、悬臂梁式和弹簧支承方式；按信号检测方式来分，有电容式、电阻式和隧道电流式；按控制方式来分，有开环和闭环式之分。

    开环加速度计的测量系统是开环的（或称为开口的）。加速度值经过敏感元件、信号器、放大器变成电信号直接输出。对应于每一个被测量的加速度值，开环加速度计便有一个输出值与之对应。为了满足实际应用的需要，开环加速度计必须精确地予以校准，并且在工作过程中，保持这种校准值不发生变化，开环加速度计的抗干扰能力较差，在出现扰动（外界干扰）时就会对测量精度有较大的影响，一般来说，精度也较低，开环加速度计的优点是构造简单、容易维护，成本较低。

    闭环加速度计又称力平衡加速度计、力反馈加速度计、带有补偿系统的加速度计，或伺服加速度计。这类加速度计的测量系统是闭口的，被测加速度经敏感元件、信号器、放大器等变成电信号，加给对检测质量有控制作用的力（或力矩）发生器。也就是说，采用了反馈，把输出量与输入量进行比较，构成了一个闭环控制系统。闭环加速度计的抗干扰能力较强，测量精度较高，又由于有反馈作用，使检测质量始终工作在零位附近，从而可以扩大量程。在惯性导航和制导系统中，广泛采用闭环加速度计。

    而如今，微加速度传感器广泛应用叉指结构，叉指结构式微加速度传感器具有灵敏度高、温度稳定性好、结构相对简单、功耗比较小、直流特性好等特点，但是容易受到电磁干扰。该类型的加速度计可以通过叉指结构增加检测电容，而且可以制作反馈结构，实现闭环控制，利于精度的提高。此外，此类型微加速度计的制作方法基本上与大规模集成电路的工艺技术相互兼容。综上述的特点，叉指式微加速度计具有很高的研究价值。

    作为最成熟的惯性传感器应用，现在的MEMS加速度计有非常高的集成度，即传感系统与接口线路集成在一个芯片上。