Акселерометры на поверхностных акустических волнах

Акселерометры на поверхностных акустических волнах (ПАВ) представляют собой перспективный класс микроакселерометров фазового и особенно частотного типа, позволяющих реализовать высокий уровень конструктивной интеграции, обеспечить высокую устойчивость к внешним возмущениям, возможность существенного сокращения числа деталей и соединений между ними. Они обеспечивают возможность перекрытия без компенсации широкого рабочего диапазона (до 105 g) при частотной форме выходного сигнала[2].

Датчики механических величин на ПАВ обычно имеют чувствительные элементы с дифференциальным включением ПАВ-преобразователей. Для получения дифференциальной схемы традиционно используется размещение ПАВ-преобразователей на двух параллельных плоскостях подложки, чтобы преобразователи изменяли свои параметры в равной степени, но с противоположными знаками. Эта конструкция приводит к серьезному усложнению процесса изготовления. В данной статье рассматривается датчик с ПАВ-преобразователями, расположенными на одной рабочей плоскости подложки, что обеспечивает простую в технологическом отношении конструкцию. В этом случае один из ПАВ-преобразователей размещается в зоне, свободной от деформаций.

Твердотельные электронные устройства на ПАВ обычно представляют собой подложку из пьезоэлектрического материала, на одной или нескольких плоских поверхностях которой формируется периодическая встречно-штыревая структура проводящих электродов, предназначенная как для электрического возбуждения ПАВ, так и для их приема (обратного преобразования в электрический сигнал). При деформациях изгиба происходит изменение фазовой скорости ПАВ и шага периодической структуры.

Принцип действия акселерометров на ПАВ заключается в том, что выходной частотный сигнал вырабатывается в результате деформации подложки, на поверхности которой сформирован один или несколько ПАВ-преобразователей. Деформация происходит под действием усилия, создаваемого при ускорении инерционной массы. Обобщенная схема микроакселерометра, где ось чувствительности совпадает с нормалью к плоскости, в которой лежат ПАВ-преобразователи, показана на рисунке 2.1. Консольная схема с изгибом пластины упругого подвеса имеет достаточно высокую чувствительность, но при этом снижаются жесткость и резонансная частота конструкции. Основным достоинством этой схемы является возможность реализации подвижной системы в интегральном виде. Роль упругого подвеса выполняет подложка с ПАВ-преобразователями. Придавая соответствующую конфигурацию подложке, можно формировать требуемую амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) акселерометра. Консольная схема подвеса дает достаточно высокую линейность и позволяет реализовать простые и высокочувствительные преобразователи на широкий диапазон номинальных нагрузок.

Микроакселерометр (рисунок 2.1) представляет собой монолитную квазисимметричную конструкцию из двух консольных балок 1 с инерционными грузами 7 на конце каждой. На поверхности консольных балок 1 располагаются линии задержк

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector