×
10.05.2014
216.012.c1dd

МИКРОМЕХАНИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может применяться в микромеханических датчиках линейных ускорений. Сущность изобретения заключается в том, что микромеханический акселерометр содержит чувствительный элемент, выполненный из монокристаллического кремния низкой проводимости, внешнюю рамку с закрепленным на ней маятником при помощи упругих торсионов. Внешняя рамка имеет переменную ширину. В узкой ее части сформированы П-образные петли, обращенные наружу. Площадки крепления к стеклянным обкладкам на внешней рамке расположены строго на продольной и поперечных осях чувствительного элемента. В микромеханическом акселерометре используются круглые стеклянные обкладки. Это упрощает сборку и снижает трудоемкость изделия. Технический результат: увеличение точности с одновременным снижением трудоемкости без изменения массогабаритных параметров. 2 ил.
Основные результаты: Микромеханический акселерометр, содержащий корпус, кремниевый чувствительный элемент с внешней рамкой, закрепленным на ней при помощи упругих торсионов маятником, стеклянные обкладки, площадки крепления на внешней рамке, отличающийся тем, что внешняя рамка выполнена неравномерной по ширине, площадки крепления расположены на боковых и нижней сторонах внешней рамки, на продольной и поперечной осях чувствительного элемента в самой широкой ее части, а между боковыми площадками крепления и местом крепления упругого торсиона на внешней рамке сформированы П-образные петли, обращенные наружу, при этом используются круглые стеклянные обкладки, на которых с одной стороны на продольной оси у кромки выполнена выемка для сборки, а с противоположной в месте, обеспечивающем разварку противоположной стеклянной обкладки, - другая выемка, причем язык чувствительного элемента с электрической контактной площадкой расположен между двумя выемками обеих обкладок, предназначенными для разварки.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в микромеханических датчиках линейных ускорений. Известен микромеханический акселерометр, содержащий корпус, чувствительный элемент, выполненный из каркасной катушки, подвешенный в корпусе на металлических растяжках, датчик перемещения каркасной катушки.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, нетехнологичность, низкая точность из-за чувствительности к перекрестным связям [1].

Известен микромеханический акселерометр, содержащий корпус, чувствительный элемент, выполненный из монокристаллического кремния в виде электропроводящей инерционной массы, представляющей собой маятник, подвешенный с помощью торсионов, которые другой стороной соединены с внешней рамкой. Торсионы выполнены крестообразными с поперечным сечением в виде Х-образного профиля. Внешняя рамка, равномерная по ширине по всему периметру, на которой расположены площадки для крепления стеклянных обкладок. Стеклянные обкладки прямоугольные, соединенные с чувствительным элементом методом анодной посадки [2].

Недостатком этого устройства является то, что анодное соединение двух стеклянных обкладок с кремниевым чувствительным элементом проводится при температуре свыше 450°С. После остывания пакета из двух стеклянных обкладок и кремниевого чувствительного элемента происходит деформация внешней рамки. Эта деформация соответственно передается на упругие торсионы. Это существенным образом влияет на стабильность упругих свойств последних.

Так, после присоединения возникающие контактные напряжения влияют на упругий подвес, за счет чего увеличивается нестабильность смещения нуля и, как следствие, понижается точность прибора в целом. Еще один недостаток данной конструкции - воздействие возмущающих факторов, в частности плюсовых и минусовых температур, - и конструкция чувствительного элемента будет деформирована, что приведет к появлению нестабильности нулевого сигнала, его высокому уровню. Изменится также жесткость торсионов и, как следствие, уход крутизны преобразователя перемещений. Другим недостатком является использование прямоугольных обкладок. При сборке пакета из двух стеклянных обкладок и кремниевого чувствительного элемента возникают трудности в последовательном сопряжении друг с другом элементов микромеханического акселерометра и взаимной их фиксации. Следовательно, снижается производительность и повышается трудоемкость изделия. Все это существенно снижает и точность прибора в целом.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение точности микромеханического датчика и упрощение сборки его узлов. Для достижения этого в микромеханическом акселерометре, содержащем корпус, кремниевый чувствительный элемент с внешней рамкой, закрепленным на ней при помощи упругих торсионов маятником, стеклянные обкладки, площадки крепления на внешней рамке, внешняя рамка выполнена неравномерной по ширине, площадки крепления расположены на боковых и нижней сторонах внешней рамки, на продольной и поперечной осях чувствительного элемента, в самой широкой ее части, а между боковыми площадками крепления и местом крепления упругого торсиона на внешней рамке сформированы П-образные петли, обращенные наружу, при этом используются круглые стеклянные обкладки, на которых с одной стороны на продольной оси у кромки выполнена выемка для сборки, а с противоположной в месте обеспечивающем разварку противоположной стеклянной обкладки - другая выемка, причем язык чувствительного элемента с электрической контактной площадкой расположен между двумя выемками, предназначенными для разварки.

Признаком, отличающим предложенный микромеханический акселерометр от известного, является то, что внешняя рамка выполнена неравномерной по ширине с П-образными петлями, обращенными наружу, располагающимися между боковыми площадками крепления и местом закрепления упругих торсионов на внешней рамке. Это позволяет значительно уменьшить напряженное состояние на упругих торсионах, так как значительная часть деформации концентрируется в узле связи «площадка крепления - П-образная петля - обратный конец П-образной петли». Деформации, возникающие в нижней широкой части внешней рамки, значительного воздействия на упругие торсионы не оказывают, потому что сконцентрированы между площадками крепления и передаются опять же через узел связи «площадка крепления - П-образная петля - обратный конец П-образной петли». Поэтому для улучшения закрепления стеклянных обкладок и упрощения сборки нижняя внешняя рамка сформирована более широкой по площади. Использование круглых обкладок упрощает сборку узла микромеханического акселерометра, а именно последовательное сопряжение друг с другом элементов микромеханического акселерометра и взаимной их фиксации с последующим анодным соединением.

Предложенный микромеханический акселерометр иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2.

На фиг.1 изображен кремниевый чувствительный элемент, где:

1 - внешняя рамка;

2 - маятник;

3 - упругие торсионы;

4 - П-образные петли;

5 - площадки крепления к стеклянным обкладкам;

6 - электрическая контактная площадка.

На фиг.2 изображен чувствительный элемент с закрепленными на нем стеклянными обкладками, где:

7 - выемка для подвода электрического проводника к противоположной обкладке;

8 - выемка для сборки в пакет двух обкладок и чувствительного элемента;

9 - язык чувствительного элемента с электрической контактной площадкой.

Микромеханический акселерометр содержит чувствительный элемент, выполненный из монокристаллического кремния низкой проводимости, в котором на внешней рамке 1 закреплен маятник 2 через упругие торсионы 3. На внешней рамке 1 между площадками крепления к стеклянным обкладкам 5 и местом крепления упругих торсионов 3 на внешней рамке 1 сформирована П-образная петля 4, обращенная наружу. Площадки крепления к стеклянным обкладкам 5 расположены строго на продольной и поперечной осях чувствительного элемента. Стеклянные обкладки круглые, закреплены на чувствительном элементе через площадки крепления 5. На стеклянной обкладке выемка 7 служит для подвода проводника к противоположной обкладке. Аналогично и на противоположной обкладке. Выемка 8 необходима при сборке в пакет двух стеклянных обкладок и кремниевого чувствительного элемента. При последовательном сопряжении друг с другом элементов микромеханического акселерометра, а именно стеклянных обкладок, кремниевого чувствительного элемента и взаимной их фиксации, достигается необходимая точность совмещения, обеспечивающая минимальную погрешность. Такая конфигурация обкладок позволяет с легкостью удалять оснастку после фиксации пакета в приспособлении для анодного соединения. Электрическая контактная площадка 6 и язык чувствительного элемента с электрической контактной площадкой 9 служат для соединения с преобразователем перемещения маятника 1.

Микромеханический акселерометр работает следующим образом. При воздействии линейного ускорения маятник 2 кремниевого чувствительного элемента отклоняется от своего нейтрального положения. При этом упругие торсионы 3 закручиваются на определенный угол. На стеклянных обкладках маятника 2 реализована схема обработки сигнала. При воздействии линейного ускорения возникает дисбаланс между верхом и низом со стороны стеклянных подложек. Величина этого дисбаланса пропорциональна измеряемому ускорению.

При воздействии вредных факторов такое расположение П-образных петель 4 и площадок крепления 5 на внешней рамке 1 уменьшает нулевой сигнал и его нестабильность, а при одновременном воздействии еще измеряемого ускорения уменьшает погрешность крутизны характеристики прибора в целом. Применение круглых стеклянных обкладок упрощает сборку, снижает трудоемкость, обеспечивает необходимую точность совмещения, уменьшая погрешность. Проведенные макетные испытания показали положительный эффект данного устройства и по технологичности и по точности.

Источники информации

1. Акселерометр капиллярный АК5-15, ТУ 611.781.ТУ. 1984 г.

2. Патент РФ №106001 (прототип).

Микромеханический акселерометр, содержащий корпус, кремниевый чувствительный элемент с внешней рамкой, закрепленным на ней при помощи упругих торсионов маятником, стеклянные обкладки, площадки крепления на внешней рамке, отличающийся тем, что внешняя рамка выполнена неравномерной по ширине, площадки крепления расположены на боковых и нижней сторонах внешней рамки, на продольной и поперечной осях чувствительного элемента в самой широкой ее части, а между боковыми площадками крепления и местом крепления упругого торсиона на внешней рамке сформированы П-образные петли, обращенные наружу, при этом используются круглые стеклянные обкладки, на которых с одной стороны на продольной оси у кромки выполнена выемка для сборки, а с противоположной в месте, обеспечивающем разварку противоположной стеклянной обкладки, - другая выемка, причем язык чувствительного элемента с электрической контактной площадкой расположен между двумя выемками обеих обкладок, предназначенными для разварки.
МИКРОМЕХАНИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР
МИКРОМЕХАНИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 41 items.
27.01.2013
№216.012.1ebb

Способ получения биосовместимого наноструктурированного композиционного электропроводящего материала

Изобретение относится к способу получения биосовместимого наноструктурированного композиционного электропроводящего материала. Способ включает приготовление ультрадисперсной суспензии из карбоксиметилцеллюлозы и углеродных нанотрубок с механической системой структурирования углеродных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473368
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24c2

Способ получения газопоглощающей структуры

Изобретение относится к вакуумной технике и представляет собой способ получения газопоглощающей структуры для поддержания вакуума в различных приборах, в том числе микроэлектромеханических системах. Газопоглощающая структура представляет собой слой активного металла либо сплава с развитой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474912
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.280b

Устройство обнаружения движущегося объекта

Изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения движущегося объекта и может использоваться в сигнальных системах в качестве датчика. Достигаемый технический результат заключается в повышении температурной стабильности характеристик обнаружения. Устройство обнаружения движущегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475771
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.04.2013
№216.012.3b77

Устройство обнаружения биоритма

Предлагаемое изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека. Достигаемый технический результат заключается в улучшении характеристик обнаружения людей по их дыханию или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480784
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b78

Устройство обнаружения слабоколеблющихся объектов

Предлагаемое изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека. Достигаемый технический результат заключается в улучшении характеристик обнаружения людей по их дыханию или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480785
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b79

Устройство обнаружения слабопульсирующих объектов

Предлагаемое изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека. Достигаемый технический результат заключается в улучшении характеристик обнаружения людей по их дыханию или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480786
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3ecb

Способ межмодульного информационного обмена

Изобретение относится к способам межмодульного информационного обмена в устройствах информационно-управляющих комплексов, использующих магистрально-модульную архитектуру. В известном способе для определения состояния каждого модуля, подключенного к общей магистрали, используют индивидуальные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481642
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.422d

Устройство обнаружения

Изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека. Достигаемый технический результат заключается в улучшении характеристик обнаружения людей по их дыханию или сердцебиению. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482511
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.09.2013
№216.012.68db

Чувствительный элемент микромеханического акселерометра

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в микромеханических датчиках линейных ускорений. Чувствительный элемент, выполненный из монокристаллического кремния низкой проводимости, содержит центральную площадку, соединенную со стеклянной подложкой, на которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492490
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.10.2013
№216.012.7aef

Чувствительный элемент микромеханического компенсационного акселерометра

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в микромеханических компенсационных акселерометрах. Чувствительный элемент содержит инерционную массу, упругие элементы, катушку обратной связи, проводящие дорожки для электрической связи катушек обратной связи со схемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497133
Дата охранного документа: 27.10.2013
Showing 1-10 of 45 items.
27.01.2013
№216.012.1ebb

Способ получения биосовместимого наноструктурированного композиционного электропроводящего материала

Изобретение относится к способу получения биосовместимого наноструктурированного композиционного электропроводящего материала. Способ включает приготовление ультрадисперсной суспензии из карбоксиметилцеллюлозы и углеродных нанотрубок с механической системой структурирования углеродных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473368
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24c2

Способ получения газопоглощающей структуры

Изобретение относится к вакуумной технике и представляет собой способ получения газопоглощающей структуры для поддержания вакуума в различных приборах, в том числе микроэлектромеханических системах. Газопоглощающая структура представляет собой слой активного металла либо сплава с развитой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474912
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.280b

Устройство обнаружения движущегося объекта

Изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения движущегося объекта и может использоваться в сигнальных системах в качестве датчика. Достигаемый технический результат заключается в повышении температурной стабильности характеристик обнаружения. Устройство обнаружения движущегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475771
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.04.2013
№216.012.3b77

Устройство обнаружения биоритма

Предлагаемое изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека. Достигаемый технический результат заключается в улучшении характеристик обнаружения людей по их дыханию или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480784
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b78

Устройство обнаружения слабоколеблющихся объектов

Предлагаемое изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека. Достигаемый технический результат заключается в улучшении характеристик обнаружения людей по их дыханию или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480785
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3b79

Устройство обнаружения слабопульсирующих объектов

Предлагаемое изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека. Достигаемый технический результат заключается в улучшении характеристик обнаружения людей по их дыханию или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480786
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3ecb

Способ межмодульного информационного обмена

Изобретение относится к способам межмодульного информационного обмена в устройствах информационно-управляющих комплексов, использующих магистрально-модульную архитектуру. В известном способе для определения состояния каждого модуля, подключенного к общей магистрали, используют индивидуальные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481642
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.422d

Устройство обнаружения

Изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека. Достигаемый технический результат заключается в улучшении характеристик обнаружения людей по их дыханию или сердцебиению. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482511
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.09.2013
№216.012.68db

Чувствительный элемент микромеханического акселерометра

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в микромеханических датчиках линейных ускорений. Чувствительный элемент, выполненный из монокристаллического кремния низкой проводимости, содержит центральную площадку, соединенную со стеклянной подложкой, на которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492490
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.10.2013
№216.012.7aef

Чувствительный элемент микромеханического компенсационного акселерометра

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в микромеханических компенсационных акселерометрах. Чувствительный элемент содержит инерционную массу, упругие элементы, катушку обратной связи, проводящие дорожки для электрической связи катушек обратной связи со схемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497133
Дата охранного документа: 27.10.2013
+ добавить свой РИД