專(zhuān)利名稱(chēng)：一種采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種微機(jī)械加速度計(jì)的傾角傳感器，尤其是涉及ー種采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器。
背景技術(shù)：
在傾角傳感器產(chǎn)品當(dāng)中，人們經(jīng)常采用微機(jī)械加速度計(jì)作為敏感元件，通過(guò)測(cè)量重力加速度在其敏感軸上的分量解算出傳感器相對(duì)水平面的傾角，這種傾角傳感器抗震、耐沖擊、抗電磁干擾，具有一定優(yōu)勢(shì)。如2008年第I期《傳感器與微系統(tǒng)》中林小波等報(bào)道的“基于加速度計(jì)的數(shù)字顯示傾角測(cè)量?jī)x”。采用微機(jī)械加速度計(jì)作為敏感元件也有明顯不足之處，即存在不可避免的零位及比例因子溫度漂移，當(dāng)工作溫度范圍變化較大時(shí)，測(cè)量精度將明顯下降。采用傳統(tǒng)的溫度補(bǔ)償方法，需要測(cè)量每只傳感器的溫度曲線(xiàn)，逐一進(jìn)行零位及比例因子溫度補(bǔ)償，費(fèi)時(shí)費(fèi)カ而加大生產(chǎn)成本,在大量生產(chǎn)情況下,實(shí)際上很難實(shí)施。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供ー種采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器。本實(shí)用新型提供ー種采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器，包括殼體及底蓋，還包括安裝在殼體及底蓋所形成大空腔內(nèi)的內(nèi)層殼體，所述內(nèi)層殼體形成小密閉空腔，所述內(nèi)層殼體內(nèi)設(shè)置MEMS加速度計(jì)，所述內(nèi)層殼體的外表面設(shè)置有薄膜加熱器，所述MEMS加速度計(jì)外表面設(shè)置測(cè)溫傳感器，所述測(cè)溫傳感器與自動(dòng)控制薄膜加熱器電流的解算控制板相偶聯(lián)。進(jìn)ー步，所述內(nèi)層殼體的其余外表面設(shè)置有保溫層。進(jìn)ー步，所述內(nèi)層殼體的外表面與所述的薄膜加熱器之間設(shè)置有導(dǎo)熱膠層。進(jìn)ー步，所述的導(dǎo)熱膠層為導(dǎo)熱硅膠層。進(jìn)ー步，所述解算控制板的溫度控制點(diǎn)設(shè)在最高環(huán)境溫度以上。本實(shí)用新型提供的ー種采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器包括殼體，底蓋，內(nèi)層殼體，MEMS加速度計(jì)，解算控制板，測(cè)溫傳感器，薄膜加熱器，導(dǎo)熱硅膠，保溫層。MEMS加速度計(jì)安裝在內(nèi)層殼體內(nèi)，內(nèi)層殼體形成一個(gè)較小的密閉空腔，內(nèi)層殼體外加裝保溫材料，內(nèi)層殼體安裝在殼體內(nèi)，殼體與底蓋形成較大的密閉空腔，用導(dǎo)熱硅膠將薄膜加熱器粘接在內(nèi)層殼體外表面，內(nèi)層殼體其余外表面加裝保溫材料，保持內(nèi)部溫度穩(wěn)定，MEMS加速度計(jì)外表面安裝測(cè)溫傳感器，解算控制板根據(jù)溫度控制程序設(shè)定的溫度控制點(diǎn)和測(cè)溫傳感器測(cè)量的MEMS加速度計(jì)表面溫度，自動(dòng)控制流過(guò)薄膜加熱器的電流，對(duì)內(nèi)層殼體加熱，當(dāng)MEMS加速度計(jì)表面溫度低于溫度控制點(diǎn)時(shí)增加流過(guò)薄膜加熱器的電流，對(duì)內(nèi)層殼體加熱，當(dāng)MEMS加速度計(jì)表面溫度高于溫度控制點(diǎn)時(shí)關(guān)閉流過(guò)薄膜加熱器的電流，停止對(duì)內(nèi)層殼體加熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)MEMS加速度計(jì)工作環(huán)境溫度在較小范圍內(nèi)變化。具備上述結(jié)構(gòu)的采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器，由于采用了對(duì)MEMS加速度計(jì)工作環(huán)境溫度變化范圍的控制，使傾角傳感器工作環(huán)境溫度在-40°C +60°C范圍內(nèi)變化時(shí)MEMS加速度計(jì)工作環(huán)境溫度在70±2°C范圍內(nèi)變化，由于MEMS加速度計(jì)溫度變化范圍的顯著減小而顯著減小了零位及比例因子溫度漂移誤差，由此產(chǎn)生的實(shí)際效果是傾角傳感器在-40°C +60°C環(huán)境溫度范圍內(nèi)的測(cè)量精度由0. 2。分別提高到 0.01° (彡 ±5。),0.02° (彡 ±15° )，0.05。(彡 ±30° )。本實(shí)用新型提供的ー種采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器，其內(nèi)置溫度測(cè)控功能對(duì)MEMS微機(jī)械加速度計(jì)工作環(huán)境溫度進(jìn)行恒溫控制，根據(jù)傳感器使用溫度范圍，將溫度控制點(diǎn)設(shè)在最高環(huán)境溫度以上的某ー個(gè)溫度點(diǎn)，使傾角傳感器在-40°C +60°C環(huán)境溫度范圍內(nèi)保持MEMS微機(jī)械加速度計(jì)工作溫度在較小范圍內(nèi)變化，減小由于溫度變化產(chǎn)生的零位及比例因子漂移誤差。

圖I為本實(shí)用新型采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器去掉底蓋和解算控制板后的剖面圖；圖2為本實(shí)用新型采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；其中1-殼體、2-底蓋、3-內(nèi)層殼體、4-MEMS加速度計(jì)、5_解算控制板、6_測(cè)溫傳感器、7-薄膜加熱器、8-導(dǎo)熱硅膠、9-保溫層。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)的說(shuō)明。如圖I所示，在本實(shí)施例中的傾角傳感器包括殼體1，底蓋2，內(nèi)層殼體3，MEMS加速度計(jì)4，解算控制板5，測(cè)溫傳感器6，薄膜加熱器7，導(dǎo)熱硅膠8，保溫層9。MEMS加速度計(jì)4安裝在內(nèi)層殼體3內(nèi)，外表面安裝測(cè)溫傳感器6，內(nèi)層殼體3形成一個(gè)較小的密閉空腔，內(nèi)層殼體3的密閉空腔內(nèi)溫度受控，內(nèi)層殼體3安裝在殼體I內(nèi)，用導(dǎo)熱硅膠8將薄膜加熱器7粘接在內(nèi)層殼體3的外表面，內(nèi)層殼體3其余外表面加裝保溫層9，殼體I與底蓋2形成較大的密閉空腔，解算控制板5根據(jù)溫度控制程序設(shè)定的恒定溫度控制點(diǎn)和測(cè)溫傳感器6測(cè)量的MEMS加速度計(jì)4的表面溫度，自動(dòng)控制流過(guò)薄膜加熱器7的電流，當(dāng)MEMS加速度計(jì)4表面溫度低于恒定溫度控制點(diǎn)時(shí)接通或加大流過(guò)薄膜加熱器7的電流，對(duì)內(nèi)層殼體3加熱，當(dāng)MEMS加速度計(jì)4表面溫度高于恒定溫度控制點(diǎn)時(shí)關(guān)閉或減少流過(guò)薄膜加熱器7的電流，停止對(duì)內(nèi)層殼體3加熱，通過(guò)以上過(guò)程實(shí)現(xiàn)對(duì)MEMS加速度計(jì)4工作環(huán)境溫度控制，使其在允許的較小范圍內(nèi)變化，達(dá)到采用溫控方式減小零位及比例因子溫度漂移誤差，提高傳感器測(cè)量精度的目的?？傊?，本實(shí)用新型的實(shí)施例公布的是其較佳的實(shí)施方式，但并不限于此。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員極易根據(jù)上述實(shí)施例，領(lǐng)會(huì)本實(shí)用新型的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本實(shí)用新型的精神，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器，包括殼體及底蓋，其特征在于還包括安裝在殼體及底蓋所形成大空腔內(nèi)的內(nèi)層殼體，所述內(nèi)層殼體形成小密閉空腔，所述內(nèi)層殼體內(nèi)設(shè)置MEMS加速度計(jì)，所述內(nèi)層殼體的外表面設(shè)置有薄膜加熱器，所述MEMS加速度計(jì)外表面設(shè)置測(cè)溫傳感器，所述測(cè)溫傳感器與自動(dòng)控制薄膜加熱器電流的解算控制板相偶聯(lián)。
2.按照權(quán)利要求I所述的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器，其特征在于，所述內(nèi)層殼體的其余外表面設(shè)置有保溫層。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器，所述內(nèi)層殼體的外表面與所述的薄膜加熱器之間設(shè)置有導(dǎo)熱膠層。
4.按照權(quán)利要求3所述的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器，所述的導(dǎo)熱膠層為導(dǎo)熱硅膠層。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種采用溫控方式提高測(cè)量精度的微機(jī)械加速度計(jì)傾角傳感器，包括殼體及底蓋，還包括安裝在殼體及底蓋所形成大空腔內(nèi)的內(nèi)層殼體，所述內(nèi)層殼體形成小密閉空腔，所述內(nèi)層殼體內(nèi)安裝MEMS加速度計(jì)，所述內(nèi)層殼體外表面用導(dǎo)熱硅膠粘貼薄膜加熱器并加裝保溫材料，所述MEMS加速度計(jì)外表面安裝測(cè)溫傳感器，自動(dòng)控制薄膜加熱器電流的解算控制板與所述測(cè)溫傳感器相偶聯(lián)。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)溫度補(bǔ)償方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力生產(chǎn)成本高的不足，顯著減小了由于傳感器環(huán)境溫度大范圍變化產(chǎn)生的零位及比例因子漂移誤差。
文檔編號(hào)G01C9/00GK202393384SQ20112055956
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者宋光威, 遲家升 申請(qǐng)人:北京星網(wǎng)宇達(dá)科技股份有限公司