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微加速度计的研究现状及发展趋势 （中国科学技术大学电子科学技术系） 摘要：微加速度计相对于普通加速度计有许多优点，在众多领域得到了广泛的应 用。按检测方式的不同，可将其分为电容式，压阻式，压电式，谐振式以及光学 式等。本文详细论述了这些微加速度计的原理及必威体育精装版进展，此外也列举了一些新 式的微加速度计，最后对微加速度计的市场应用和发展趋势作了探讨。 关键字：微加速度计 必威体育精装版进展 市场应用 发展趋势 Abstract: Comparing with general accelerometers, microaccelerometer has many advantages and has been widely used in lots of fields. Microaccelerometer can be divided into several types according to different detection methods, including capacitive type, piezoresistive type, piezoelectric type, resonant type, optical types, etc. This letter investigates principle and the latest development of above-mentioned microaccelerometers and lists some novel types. Finally, the discussion about market applications and development trend for microaccelerometer are shown. Keywords: microaccelerometer; latest development; market applications; development trend 引言 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)，微机电系统，是由集成电路技术发展而来， 起始于上世纪 80 年代，历经三十多年的发展已成为时下的高新技术产业，是一项关系到国 家科技发展、经济繁荣和国防安全的关键技术。2014 年 MEMS 器件的市场规模达到 111 亿美 元，并且还会继续增长。作为 MEMS 的一个重要分支，微加速度计一直以来都是经久不衰的 研究课题，并且也是最早商业化的产品，取得了巨大的商业利润。相比普通加速度计，微加 速度计具有体积小，重量轻，成本低，功耗低以及可靠性好等诸多优点，广泛地运用于航空 航天，汽车工业，工业自动化及机器人等领域。随着表面微机械加工和体微机械加工技术的 不断进步，各种类型的微加速度计相继被提出，对应不同的分类方式有不同的形式，按照检 测方式的不同有电容式，压阻式，压电式，谐振式，热对流式，光学式等[1][2][3]。本文集中 讨论上述几种加速度计的原理，发展历程以及必威体育精装版进展，具体的工艺细节可参考相关文献， 最后对微加速度计的发展趋势和市场应用进行了探讨。 微加速度计的种类及必威体育精装版进展 电容检测式 电容式微加速度计因具有高精度、低温度敏感系数、低功耗、宽动态范围和微机械结构 等优点而成为当前国内外的研究热点。其有很好的直流响应，较好的信噪比，负载阻抗高， 受磁场的干扰小，容易实现自检，高灵敏度，低漂移和低温度灵敏度等，因此得到了广泛的 应用。 电容式加速度计的核心单元一般由质量块和悬臂梁组成，如图 1 所示。根据牛顿第二定 律， 图 1 加速度计结构图 作用与质量为 m 的物体上的加速度 a 将会产生相对结构本身的反作用惯性力 ma，惯性 力改变了电容电极间距，从而将加速度转换为电容值的变化，系统的数学模型为： + + = (1) 式中，m 为惯性质量，c 为阻尼系数，k 为弹性刚度，a 为外界加速度。 上式的解如下： 2 2